纳米碳化钨喷涂粉末制备技术.pdf

2 0 0 9 年全国热唼潦技术＆验交流舍论文集纳米碳化钨喷涂粉末制各技术赣州章源鸽业新材料有限公司谭兴芘，杨贵宾，张承会，王韶毅摘要：咀氧化钨( W O ：) 和纳米炭g 为朦料，采用直接还原、碳他的方法，太规模音成T 颗粒均匀的纳米碳化钨粉末，W C 晶粒尺寸5 0 ～8 0 纳米．采用离0 雾化法团聚、氢气保护烧结的方法制岳T 纳米碳化钨喷淙糟丰蚋米碳化钨喷谛粉末淙层具有更高的沉积教翠和更低的孔隙度，磋度更高r 耐磨性能更好：纳米碳化钨喷津粉末适宜采用中性火焰气氛进行喷涂．关键字氧化钨直接还原、碳化纳米碱化钨喷缘粉末纳米碳化钨粉末制备= > 一一一一m 銎圈图2 纳米碳黑图3 纳米碳黑+ w 0 {国2 为所采用的纳米碳黑的扫描电镜照片，图3 为纳米碳黑和三氧化钨搅拌球磨、喷雾干燥后颗粒的扫描电镜照片，纳米碳黑和三氧化钨在喷雾干燥后，均匀分布在5 0 —8 0 微米的球形颗粒中，纳米碳黑和三氧化钨在较小的范围内实现了均匀和相对紧密的结合，这为随后的均匀还原、碳化制备均匀超细、纳米碳化钨粉末创造了条件图4 为纳米碳化鸡粉末的扫描电镜照片，可见碳化钨粉末的颗粒分布均匀，大小为1 0 0 ～2 0 0 纳米，经X R D 分析计算，碳化钨粉末的品粒尺寸为5 0 ～7 0 纳米，其相结构为W C ，没有出现W ：C 脱碳相，如图5 所示。

表l 为纳米碳化钨粉末的常规性能检测结果，其氧含量、总碳，游离碳均台格，比表面更是高达3 ．6 m 2 ／g 2 0 0 9 年全国热喷滁技术经验交流会论文集图4 纳米W C 粉末图5 纳米W C 粉末的X R D袁I 纳米W C 粉末的物理性能墨鱼墨璺壁鲎塞壁L ! 查堕2 纳采碳化钨喷涂粉末制备以制备的纳米碳化钨粉末和F S S S 08 微米的钻耪为原料，采用搅拌球磨、离心雾化喷雾干燥、氢气保护烧结、破碎升级工艺．制各了纳米碳化钨喷洙粉末，制备工艺如图6 所示采用上述方法制蔷了W C I O C 0 4 C r 、' v V C l 2 C o 、W C l 7 C o 纳米碳化钨热喷涂材料赣州章源制备的纳米碳化钨热唼涂粉末规格如表2 所示，共三个规格圈7 、国8 分别为W C l 0 C 0 4 C r 、W C l 2 C o 热喷涂粉末的扫描电镜照片，其碳化钨的晶粒度分别为0 ．2 、0 ．8 、I5 微米，粉末颗粒均匀，流动性能好盒△叁嗣目i目¨☆nd_图6 纳米碳化钨热喷涂材抖制备工艺表2 纳米碳化鸽热喷涂材料规格一6 7 一∥量枣酉一鸳蝴2 0 0 9 年全国热喷洙拄术经驻交流会论文集 圈国曩露蘑豳霎邈图7W C l 0 C 0 4 C r 粉末扫描电镜照片图8W C l 2 C o 粉末扫描电镜照片3 纳米碳化钨喷涂粉末的喷潦特性31 火焰气氛对纳米碳化钨粉末喷涂的影响喷涂火焰气{ ；( 对纳米碳化钨热喷涂材料的喷涂十分重要，喷涂火焰气氛与涂层相结构的关系如图9 所示。

在氧化性气氛下，纳米碳化钨粉末在喷滁过程中会发生分解．产生W ：c 脱碳相，而还原性气氛或者中性气氛，则纳米碳化钨不分解或只有少量分解．而轻微的脱碳有利于提高涂层硬度，因此纳米碳化钨粉 末的喷滁比较适台中性气氛喷涂^ E ■＆’《‘＆■t 哺图9 涂层相结构与火焰气氛的关系3 ．2 纳米碳化钨热喷涂粉末的沉积效率采用Z B 2 0 0 0 型超音速火焰喷涂系统进行热喷涂．喷涂参数如表3 所示纳米碳化钨热喷滁粉末分别和0 ．8 微米、15 微米碳化鸽热喷涂粉末进行对比试验t 检测不同松装密度( 间接反映颗粒强度) 碳化钨喷涂粉末的沉积效率表3 赜涂工艺参数生塑! 坚堕!堕墨! 些型垄堑量! 型! ，! ’堕盐里曼I ! 型 C 3 H 8O62 21 5 0 ～6 02 0 0—．——．．．! ! 二———．．———．．—————! i ! ——．一，．．．．．．．! ! ! ——．—．．．—．．———．．．．．．．——．．．．—．．．．．．．．．——．．一如目1 0 所示·0 ．2 W C 粉末的沉积效率与粉末松装密度的关联度不大．其沉积效率稳定在4 0 ～5 0 ％2 _间，0 ．2 W C 和1 ．5 W C 粉末的沉积效率随粉末的松装密度提高而降低。

涂层的孔隙度如图1 1 所示，0 ．2 W C2 0 0 9 年全国热啧洙技术经验交流会论文集；糸层的孔隙度稳定在05 ％左右．不随粉束的松装密度变化，而02 W C 和15 W C 涂屡的孔隙度，尤其是15 W C 涂层，随松装密度变化较大，当沉积效率高时，其涂层的孔隙度也高．涂层性能不好，这是由于纳米碳化钨粉末的品粒小，喷淙过程中更窑易烧结、致密，更容易在基体上铺展沉积，从而消除了内部孔隙，降低了孔隙度，因此纳米碳化钨粉末具有沉积效率高，孔隙度低的特点，能实现高性能滁层纳米碳化钨热喷滁滁层致密，涂层具有更高的硬度和耐磨性，Z Y W C l 0 4 U 和W C l 2 C o U 的涂层硬度分别可以达到H V 0 1 1 4 5 0 、H V n l l 3 5 0 咀上图1 0 沉积效率与粉末松装密度的关系图1 1 涂层孔隙度与粉末松装密度的关系3 ．3 纳米碳化钨粉来涂层的耐磨性粟用0 ．2 W C 、08 W C 和I5 W C 粉末( W C l 2 C o ) 的涂层分别进行抗磨粒磨损试验( 湿式) ，试验装置示意图如图1 2 所示试验结果如图1 3 所示，0 ．2 W C 碳化钨喷涂粉末涂层具有最小的失重，抗磨粒磨损性能最佳。

图1 2 超音速啧涂纳米W C ．1 2 C o 涂层 抗磨粒磨损失重示意图3 ．4 纳米碳化钨喷涂粉末的选择图1 3 超音速喷涂纳米W C ．1 2 C o 涂层 抗磨粒磨损失重表4 纳米碳化钨热喷涂粉末的选用殛喷涂气氛选择】制备了粒度均匀的纳米碳化钨粉末，实现了纳米碳化钨粉束的太规模工业化生产：2 制备了碳化钨颗粒尺寸小于0 ．2 微米的纳米碳化钨热喷涂粉末；3 纳米碳化钙喷洙粉末的同时具有高沉积效率和低孔隙度，涂层硬度更高，耐磨性更好，其喷滁气氛 为中性时可以有效地防止喷涂过程中W C 的分解．制备出性能优良的涂层。