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納米晶WC-Co涂層關鍵原材料的制備

2016-02-24 13:37:54 作者：本網整理來源：

WC-Co涂層因具有良好的耐磨抗腐蝕性能，被廣泛應用于航空航天、石油化工等工業的相關領域。在WC-Co涂層中，硬的WC顆粒是主要的耐磨成分，具有能跟金剛石媲美的硬度，而Co則提供涂層所需的韌性。由于它可以用來修復使用過程中損壞的設備零部件和生產高耐磨抗腐蝕性零部件，因此，WC-Co涂層的使用可以節約大量價格昂貴的材料和加工費用。

廣泛應用于航空航天、石油化工等工業的相關領域

WC-Co涂層的制備方法有高速氧燃氣火焰噴涂法，爆炸噴涂法，冷噴涂，等離子噴涂等。這些制備方法都需要WC-Co復合粉末。制備高純化、窄粒度分布、形貌可控、內外表面缺陷少以及低成本的WC-Co復合粉末成為該領域的研究重點。近年來的研究表明，用納米WC-Co復合粉末所制備的涂層具有明顯的優點。納米WC-Co類涂層，在４５０℃以下磨粒磨損、沖蝕磨損等服役條件下具有其他材料難以比擬的耐磨、耐蝕和抗疲勞的綜合性能優勢，已在多個領域成功取代電鍍硬鉻。這是因為納米復合粉末具有特殊的小尺寸效應、表面效應等，使得粉末顆粒熔點降低，表面性能大幅度增強，噴涂過程中粒子的平鋪性得到有效改善，沉積效率提高，同時涂層組織的致密性增強，且具有優良的強韌性配合。納米WC-Co復合粉是制備納米晶 WC-Co涂層的關鍵原材料。因此，納米WC-Co復合粉末的制備及其粒度控制技術的研發已成為世界鎢粉末冶金領域的熱點之一。

復合粉末的制備方法主要有液相還原法，氧化－還原法，溶膠－凝膠法，共沉淀法和噴霧轉化法等。從目前的研究成果來看，氧化還原法、溶膠－凝膠法及共沉淀法等制備工藝，雖然能生產出較為理想的納米WC-Co復合粉末，但均存在一些問題，如晶粒度和組元分布不均、工藝流程長、生產效率低、成本高、產品性能易波動等，而噴霧轉化法則不僅生產效率高，而且具有粉末產品質量高，其成分、粒度、表面形貌等特征易調整，工藝流程短、成本低、易實現大規模生產等優點，為目前較為先進并且能夠實現產業化的納米WC-Co復合粉末制備工藝。其基本工藝路線是：先將可溶性鎢鹽、鈷鹽、添加劑加蒸餾水溶解、攪拌均勻配置成鎢鈷復合鹽溶液，經噴霧干燥快速結晶出化學成分均勻的鎢鈷復合鹽前驅體粉末，然后經預燒除結晶水后在低溫流態化床中進行熱化學轉換，即可得到納米WC-Co復合粉末。

江西理工大學成功自主研發出一套適用于多種成形劑及溶劑的節能高效噴霧干燥系統。利用該系統，以偏鎢酸銨、可溶性鈷鹽、有機碳源為原料，進行噴霧轉化可成功制得粒度小于１００ｎｍ的球形鎢鈷復合鹽前驅體粉末，再經煅燒、低溫原位還原碳化，可制備出粒度小于１００ｎｍ、表面缺陷少的球形WC-Co復合粉末，有效解決了傳統制備方法存在的工藝流程長、組元分布不均勻、晶粒大小不均勻、生產效率低、生產成本高的缺點。

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