硬质合金复合粉的原位合成与超细结构涂层应用

【作者】 宋晓艳； 王海滨； 李辉； 高杨； 刘文彬； 周美玲；

【机构】 北京工业大学材料科学与工程学院；

【摘要】 目前国内外工业领域应用的WC-Co类硬质合金涂层主要是微米级粗粉所制备。与粗粉相比,超细(几百纳米?1微米)及纳米WC-Co粉末具有特殊的小尺寸效应、表面效应等,使粉末颗粒熔点降低,表面性能大幅度增强,喷涂过程中粒子的平铺性得到有效改善,沉积效率得到提高。超细及纳米结构金属陶瓷涂层具有显著提高的表面质量、结构致密性和层间结合强度,其综合性能优于常规微米级涂层。目前国际范围内超细及纳米结构WC-Co类涂层尚未实现较大规模应用的最主要原因是超细及纳米WC-Co粉末的价格非常昂贵,极大地制约了在喷涂制品中的大批量使用。本研究组经过系列实验探索,研发出一种低成本、短流程的超细及纳米WC-Co复合粉的制备技术:以价格低廉、稳定性好的钨氧化物、钴氧化物和碳黑为原料,利用原位固相反应一次合成WC-Co复合粉。与现有其它方法相比,该制备技术显著简化了生产设备和工艺路线,降低了生产成本;复合粉的成相纯度和粒径分布能够较准确控制;且原位合成方法解决了其它方法中纳米级WC、Co粉很难混合均匀的问题。应用本技术制备的复合粉,利用超音速火焰喷涂技术制备出了超细结构的硬质合金涂层,与商业化粗粉的涂层相比具有明显提高的硬度、耐磨性和表面质量,显示出重要的工业应用价值和良好的产业化潜力。更多还原