[發明專利]原位和非原位結合制備WC增強鐵基涂層的組合物及方法

有效

• 申請號: 202110199092.0
• 申請日: 2021-02-23
• 公開（公告）號: CN112962009B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發明（設計）人: 張孟良;湯文博;李百奇;王笑生
• 申請（專利權）人: 鄭州大學
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10
• 代理公司: 北京權智天下知識產權代理事務所(普通合伙) 11638
• 代理人: 王新愛

本發明涉及一種原位和非原位結合制備WC增強鐵基涂層的配方，包括以下原料：WC粉末50?70重量份數、鎢鐵合金粉末7.15?25.38重量份數、鎳包石墨粉末1.31?4.63重量份數、鐵基自溶性合金粉末10.4?31重量份數，采用原位和非原位相結合的方法制備Fe?WC涂層，在于使顆粒增強相WC在涂層中均勻分布并且添加的W和石墨對WC?W+C能有效抑制反應向正方向進行從而抑制增強顆粒WC的溶解，保持增強顆粒在涂層中的完整性提升力學性能；由此獲得高體積分數的WC涂層，使得WC粉末在涂層中均勻分布，在整個涂層中WC體積分數達到56%。

技術領域

本發明屬于材料熔覆涂層技術領域，具體涉及一種原位和非原位結合制備WC增強鐵基涂層的組合物及方法。

背景技術

顆粒增強金屬基復合材料是以金屬或金屬合金為基體，與一種或幾種顆粒狀相容性金屬或非金屬增強體結合而成的復合材料。顆粒增強金屬基復合材料具有單一材料無法比擬的優異性能，不但具有延展性好韌性優良的金屬特性，而且兼有顆粒硬度高、剛度高、熱穩定性好的優勢。顆粒增強金屬基復合材料在航空航天、汽車、電子、航空、儀表等工業中有廣闊的應用前景。增強體可以外加也可以在金屬基體中通過原位合成。陶瓷顆粒由于具有高熔點、耐磨損、高強度、耐腐蝕等優良性能和其他特殊的物理性能成為顆粒增強體的首選。在鋼基增強材料中，碳化鎢顆粒被認為是最常用的硬質相之一，它具有低熱膨脹系數、高硬度和良好的潤濕性。WC粉末增強鋼鐵基表層復合材料在實際工程中主要作為耐熱耐磨和腐蝕材料進行開發與利用。碳化鎢顆粒增強鐵基復合材料強度高、表層復合層硬度高，是優良的耐磨材料。

由于WC粉末密度高容易在熔池底部沉淀，造成在熔覆涂層中分布不均勻。隨著WC粉末含量的增加，基體與WC粉末之間界面結合力降低容易，當WC含量達到60%以上時，涂層易從基體脫落。WC粉末在熱加工過程中很容易溶解到熔池中生成脆性碳化物。這導致在激光照射下難以保持WC粉末的完整性，從而導致原始WC粉末的高硬度損失和金屬基復合材料涂層的開裂敏感性增加。原位WC與金屬的界面通常更清潔、更相容且原位WC熱力學穩定，在高溫應用中降解較少與金屬的界面結合力強。

因此，需要提供一種針對上述現有技術不足的改進技術方案。

發明內容

本發明的目的是克服上述現有技術中的不足，以提高鐵基涂層的硬度和耐磨性，本發明提供了一種原位和非原位結合制備WC增強鐵基涂層的配方機方法。

為了實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種原位和非原位結合制備WC增強鐵基涂層的配方，包括以下原料：WC粉末50-70重量份數、鎢鐵合金粉末7.15-25.38重量份數、鎳包石墨粉末1.31-4.63重量份數、鐵基自溶性合金粉末10.4-31重量份數。

作為優選地，所述 WC粉末60重量份數、鎢鐵合金粉末21.36重量份數、鎳包石墨粉末3.87重量份數、鐵基自溶性合金粉末14.77重量份數。

作為優選地，所述鎢鐵合金粉末中鎢和鐵的比例為7:3。

作為優選地，所述鎳包石墨粉末中鎳和石墨的比例為7.5:2.5。

作為優選地，所述WC粉末的粒徑為80～200目；所述鐵基自溶性合金粉的粒徑為60～150目；所述的鎳包石墨的粒徑為150～325目；鎢鐵合金粉末的粒徑為100目。

作為優選地，鐵基自溶性合金粉末為Fe、Ni、Cr、C、B、Si及其它金屬和非金屬元素，所述其它金屬和非金屬元素包括Ni、Nb、V、Zr、RE、N、H、O、Al、Cu、Co、Ta、Mg、Ca、Zn、K、Sn、Pb、Ba中的一種或多種，其中，Fe元素含量不低于70％。