CN109266939B - 一种高致密WC-WB-Co球形粉末硬面材料的制备方法 - Google Patents

一种高致密WC-WB-Co球形粉末硬面材料的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109266939B
CN109266939B CN201811483646.4A CN201811483646A CN109266939B CN 109266939 B CN109266939 B CN 109266939B CN 201811483646 A CN201811483646 A CN 201811483646A CN 109266939 B CN109266939 B CN 109266939B
Authority
CN
China
Prior art keywords
powder
temperature
spray drying
sieving
hard
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201811483646.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109266939A (zh
Inventor
刘宝刚
余晓坤
陈彪
马遥
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhuzhou Jiangwu Boda Hard Surface Material Co ltd
Original Assignee
Zhuzhou Jiangwu Boda Hard Surface Material Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhuzhou Jiangwu Boda Hard Surface Material Co ltd filed Critical Zhuzhou Jiangwu Boda Hard Surface Material Co ltd
Priority to CN201811483646.4A priority Critical patent/CN109266939B/zh
Publication of CN109266939A publication Critical patent/CN109266939A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109266939B publication Critical patent/CN109266939B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C29/00—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides
    • C22C29/02—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/06—Metallic powder characterised by the shape of the particles
    • B22F1/065—Spherical particles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
    • B22F9/04—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from solid material, e.g. by crushing, grinding or milling
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C1/05—Mixtures of metal powder with non-metallic powder
    • C22C1/051—Making hard metals based on borides, carbides, nitrides, oxides or silicides; Preparation of the powder mixture used as the starting material therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C29/00—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides
    • C22C29/005—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides comprising a particular metallic binder

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)

Abstract

本发明的一种高致密WC‑WB‑Co球形粉末硬面材料及其制备方法，其配方比按质量百分比计为：WC粉50％‑75％；WB粉15％‑38％；Co粉8％‑12％；PEG粘结剂1.0％‑4.0％。有益效果：在材料体系设计中引入WB，由于WB在粉末烧结过程中会与金属相Co发生反应生成三元相CoWB，而CoWB具有比WC更高的显微硬度和更佳的耐腐蚀性能，因而添加WB后可明显提升材料的耐磨损性能和耐腐蚀性能，使涂层的显微硬度HV0.3提高到1900以上，材料的耐腐蚀性能提高2倍以上，高温球化的生产工艺能使粉末迅速加热熔化，熔化后粉末颗粒在表面张力的作用下极短时间内凝固为球形，可大幅提高单个粉末的球形度和实心度，使粉末最终产品的松装密度达到7.5g/cm3以上，粉末流速小于10s/50g，涂层孔隙率小于0.5％。

Description

一种高致密WC-WB-Co球形粉末硬面材料的制备方法
技术领域
本发明涉及新材料技术领域，具体为一种高致密WC-WB-Co球形粉末硬面材料的制备方法。
背景技术
近年来，随着科学技术快速进步和现代工业技术水平不断提高，现代机械设备对重要零部件表面性能的要求越来越苛刻。工件表面磨损与腐蚀一直是制约现代机械设备寿命的重要因素，特别是在高温、高压、重载和腐蚀等恶劣条件下，整套设备经常因工件表面磨损腐蚀而失效。
硬面材料经超音速火焰喷涂技术、等离子堆焊技术、激光熔覆技术以及等离子喷涂技术等手段涂敷于工件表面可显著提高材料的耐磨损、耐腐蚀、耐高温等性能。
WC-Co涂层材料兼具WC的高硬度和Co的良好韧性，具有耐磨损、耐腐蚀等特点，被认为是硬面材料中应用最广泛的金属陶瓷材料。但随着工程技术的迅速发展，表面工程领域对涂层的耐磨损和耐腐蚀性能提出了更高的要求，单一的WC-Co系硬面材料已不能满足高端应用领域对材料的性能需求。摩擦组元的特性及其与基体的结合界面是影响材料耐磨损和耐腐蚀性能的主要因素，WB在现代工业中有着极为重要的地位，具有比WC更高的显微硬度和更佳的耐腐蚀性能，基于此，本发明将WB引入WC-Co硬质合金材料体系中，以期在改善材料微观结构、摩擦学性能及耐腐蚀性能的研究中发挥重要作用。
球形粉末硬面材料具有流动性好、松装密度高、制备涂层孔隙率少、涂层耐磨耐腐蚀性能优良等优点，而且球形粉末致密度越高以上这些优势就越明显，因而，国内外研究者一直将粉末硬面材料制备成高致密球形为目标。在目前现有文献与专利检索中很少看到关于WC-WB-Co球形粉末硬面材料制备的研究报道，洛阳金鹭硬质合金工具有限公司的谢屹峰等人申请的发明专利CN105463283A公开了一种硼化钨系热喷涂涂层材料的制备方法及其应用，该法主要工艺过程如下：
(1)以WC粉、WBn粉(n＝0.5、1、2、2.5或0.5≤n≤2.5)、金属M粉(M为Co、Ni或Ni-Cr合金)为原料配料；
(2)以去离子水或酒精为球磨介质，将配好的物料放置于球磨罐中湿磨，然后将料浆采用离心式喷雾干燥塔进行造粒；
(3)将喷雾干燥后的粉末放置于石墨坩埚内，利用真空炉在1000℃-1500℃范围内烧结；
(4)烧结后进行粉末破碎，最后筛分。该法制备的硼化钨系热喷涂粉末显微形貌均为空心类球形，粉末表面粗糙度比较大，粉末松装密度也比较低；此外，采用此法制备粉末由于为空心类球形，热喷涂后会导致涂层孔隙率偏高，进而影响涂层的耐磨损和耐腐蚀等性能。因而，制备出高致密WC-WB-Co球形粉末就显得尤为必要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种高致密WC-WB-Co球形粉末硬面涂层材料，防止因工件表面磨损腐蚀而失效。
本发明的一种高致密WC-WB-Co球形粉末硬面材料，其配方比例按质量百分比计为：WB粉15％-38％、Co粉8％-12％、PEG粘结剂1.0％-4.0％，WC粉50％-75％。
本发明的一种高致密WC-WB-Co球形粉末硬面材料的制备方法包括以下工艺步骤：
(1)配料：按质量百分比进行配料，其中WC粉的添加比例为50％-75％，WB粉的添加比例为15％-38％，金属Co粉的添加比例为8％-12％，选用PEG为粘结剂，其添加量为总质量的1.0％-4.0％；
(2)湿磨：将配好的物料放置于球磨罐中，以去离子水或食用酒精为球磨介质，球料质量比控制在2:1-5:1的范围内，球磨时间为20h-72h；
(3)喷雾干燥：将湿磨后的WC-WB-Co料浆利用压力式喷雾干燥塔进行喷雾干燥，制得备用的混合物料；
(4)压制：将喷雾干燥后的粉末放置于粉末压机中，在40MPa-200 MPa的压力下压制成块状胚体，备用；
(5)烧结：将压制后的块状WC-WB-Co胚体放置于表面涂有92％ZrO2-8％Y2O3的石墨板上，然后利用真空炉在1300℃-1480℃温度范围内烧结，保温时间为1h-4h；
(6)机械破碎：将烧结后的块状WC-WB-Co合金利用对辊破碎机进行破碎，为避免其他杂质掺入，对辊采用WC-6Co的硬质合金材质；
(7)一次过筛：利用三次元旋振筛将机械破碎后的不规则粉末筛分，125μm以下的进入到下一步工艺步骤，而125μm以上的粉末重新返回到步骤(6)中再次进行机械破碎；
(8)高温球化：将一次过筛后的粉末以30g/min-270g/min的下料速度自上而下
通过竖立的管式高温球化炉，粉末被迅速加热而熔化，熔融的颗粒在表面张力的作用下形成球形度很高的液滴，并在极短的时间内凝固变为球形，高温球化炉的温度控制在2980℃-3600℃范围内；
(9)二次过筛：利用超声波过筛机或三次元旋振筛将高温球化后的粉末筛分，45μm以下的粉末用于超音速火焰喷涂，45μm-125μm之间的粉末用于激光熔覆、等离子堆焊和等离子喷涂；
所述步骤(1)中WC粉、WB粉、Co粉三种原料的质量百分纯度均大于99.8％；WC粉的费氏粒度为0.6μm-20μm，WB粉的费氏粒度为0.8μm-8μm，Co粉的费氏粒度为0.8μm-2μm；
所述步骤(2)中所用的球磨机为滚动可倾斜式球磨机，球磨球为WC-8Co的硬质合金球；
所述步骤(3)中喷雾干燥的温度为180℃-260℃；
所述步骤(8)中管式高温球化炉的加热方式为中频加热或等离子体加热。
本发明的有益效果是：
(1)本发明在材料体系设计中引入WB，由于WB在粉末烧结过程中会与金属相Co发生反应生成三元相CoWB，而CoWB具有比WC更高的显微硬度和更佳的耐腐蚀性能，因而添加WB后可使涂层的显微硬度HV0.3提高到1900以上，材料的耐腐蚀性能提高2倍以上；
(2)本发明高强度、长时间的湿磨工艺保证了粉末原料得到充分混合和破碎，提高了粉末原料的均一性、强韧性和表面能，有利于粉末最终产品显微硬度、耐磨损性能以及耐腐蚀性能的提升；
(3)本发明在湿磨和机械破碎工艺中采用的球磨球与对辊均为WC-Co的硬质合金材质，可有效避免杂质元素掺入WC-WB-Co粉末体系，保障了粉末最终产品的纯度；
(4)本发明在烧结工艺中在石墨板上涂覆92％ZrO2-8％Y2O3涂层，可有效防止石墨板C元素向WC-WB-Co材料体系内扩散，从而保证了材料体系的高硬度；
(5)高温球化的生产工艺能使粉末迅速加热熔化，熔化后粉末颗粒在表面张力的作用下极短时间内凝固为球形，这种方法可大幅提高单个粉末的球形度和实心度，能使粉末最终产品的松装密度达到7.5g/cm3以上，粉末流速小于10s/50g，涂层孔隙率小于0.5％；
(6)方法本身目标性强，工艺过程可控，安全可靠，生产出的高致密WC-WB-Co球形粉末硬面材料及其制备方法适用于超音速火焰喷涂、等离子喷涂、等离子堆焊、激光熔覆等涂层制备方法。
附图说明
附图1为本发明实施例1中60WC-30WB-10Co球形粉末SEM电镜图像；
附图2为本发明实施例2中50WC-38WB-12Co球形粉末SEM电镜图像；
附图3为本发明实施例3中75WC-17WB-8Co球形粉末SEM电镜图像；
附图4为本发明实施例4中70WC-20WB-10Co球形粉末截面金相；
附图5为本发明实施例5中60WC-28WB-12Co球形粉末截面金相；
附图6为本发明实施例6中67WC-25WB-8Co球形粉末SEM电镜图像；
附图7为本发明实施例7中75WC-15WB-10Co球形粉末SEM电镜图像。
具体实施方式
为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
本发明的一种高致密WC-WB-Co球形粉末硬面材料，其配方比例按质量百分比计为：WB粉15％-38％、Co粉8％-12％、PEG粘结剂1.0％-4.0％，WC粉50％-75％。本发明的一种高致密WC-WB-Co球形粉末硬面材料的制备方法包括以下工艺步骤：
(1)配料：按质量百分比进行配料，其中WC粉的添加比例为50％-75％，WB粉的添加比例为15％-38％，金属Co粉的添加比例为8％-12％，选用PEG为粘结剂，其添加量为总质量的1.0％-4.0％；
(2)湿磨：将配好的物料放置于球磨罐中，以去离子水或食用酒精为球磨介质，球料质量比控制在2:1-5:1的范围内，球磨时间为20h-72h；
(3)喷雾干燥：将湿磨后的WC-WB-Co料浆利用压力式喷雾干燥塔进行喷雾干燥，制得备用的混合物料；
(4)压制：将喷雾干燥后的粉末放置于粉末压机中，在40MPa-200MPa的压力下压制成块状胚体，备用；
(5)烧结：将压制后的块状WC-WB-Co胚体放置于表面涂有92％ZrO2-8％Y2O3的石墨板上，然后利用真空炉在1300℃-1480℃温度范围内烧结，保温时间为1h-4h；
(6)机械破碎：将烧结后的块状WC-WB-Co合金利用对辊破碎机进行破碎，为避免其他杂质掺入，对辊采用WC-6Co的硬质合金材质；
(7)一次过筛：利用三次元旋振筛将机械破碎后的不规则粉末筛分，125μm以下的进入到下一步工艺步骤，而125μm以上的粉末重新返回到步骤(6)中再次进行机械破碎；
(8)高温球化：将一次过筛后的粉末以30g/min-270g/min的下料速度自上而下通过竖立的管式高温球化炉，粉末被迅速加热而熔化，熔融的颗粒在表面张力的作用下形成球形度很高的液滴，并在极短的时间内凝固变为球形，高温球化炉的温度控制在2980℃-3600℃范围内；
(9)二次过筛：利用超声波过筛机或三次元旋振筛将高温球化后的粉末筛分，45μm以下的粉末用于超音速火焰喷涂，45μm-125μm之间的粉末用于激光熔覆、等离子堆焊和等离子喷涂；
所述步骤(1)中WC粉、WB粉、Co粉三种原料的质量百分纯度均大于99.8％；WC粉的费氏粒度为0.6μm-20μm，WB粉的费氏粒度为0.8μm-8μm，Co粉的费氏粒度为0.8μm-2μm；
所述步骤(2)中所用的球磨机为滚动可倾斜式球磨机，球磨球为WC-8Co的硬质合金球；
所述步骤(3)中喷雾干燥的温度为180℃-260℃；
所述步骤(8)中管式高温球化炉的加热方式为中频加热或等离子体加热。
下面结合具体实施例、电镜图像检测数据、本发明方法各实施例所制备球形粉末的性能检测数据对本发明做详细说明：
实施例1，图1为60WC-30WB-10Co球形粉末SEM电镜图像，以WC粉的添加比例为60％，WB粉的添加比例为30％，金属Co粉的添加比例为10％为例：
(1)配料：按质量百分比进行配料，其中WC粉的添加比例为60％，WB粉的添加比例为30％，金属Co粉的添加比例为10％，选用PEG为粘结剂，其添加量为总质量的2.0％；
(2)湿磨：将配好的物料放置于球磨罐中，以去离子水为球磨介质，球料质量比为4:1，球磨时间为48h；
(3)喷雾干燥：将湿磨后的料浆利用压力式喷雾干燥塔进行喷雾干燥，制得备用的混合物料；
(4)压制：将喷雾干燥后的粉末放置于粉末压机中，在120MPa的压力下压制成块状胚体，备用；
(5)烧结：将压制后的块状胚体放置于表面涂有92％ZrO2-8％Y2O3的石墨板上，然后利用真空炉在1360℃烧结，保温时间为2h；
(6)机械破碎：将烧结后的块状合金利用对辊破碎机进行破碎，为避免杂质掺入，对辊采用WC-6Co的硬质合金材质；
(7)一次过筛：利用三次元旋振筛将机械破碎后的不规则粉末筛分，125μm以下的进入到下一步工艺步骤，而125μm以上的粉末重新返回到机械破碎步骤中再次进行破碎；
(8)高温球化：将一次过筛后的粉末以60g/min的下料速度自上而下通过竖立的管式高温球化炉，粉末被迅速加热而熔化，熔融的颗粒在表面张力的作用下形成球形度很高的液滴，并在极短的时间内凝固变为球形，高温球化炉的温度设置在3100℃；
(9)二次过筛：利用超声波过筛机将高温球化后的粉末筛分，45μm以下的粉末用于超音速火焰喷涂，45μm-125μm之间的粉末用于激光熔覆、等离子堆焊和等离子喷涂。
实施例2，图2为50WC-38WB-12Co球形粉末SEM电镜图像，以WC粉的添加比例为50％，WB粉的添加比例为38％，金属Co粉的添加比例为12％为例：
(1)配料：按质量百分比进行配料，其中WC粉的添加比例为50％，WB粉的添加比例为38％，金属Co粉的添加比例为12％，选用PEG为粘结剂，其添加量为总质量的2.2％；
(2)湿磨：将配好的物料放置于球磨罐中，以去离子水为球磨介质，球料质量比为3.5:1，球磨时间为60h；
(3)喷雾干燥：将湿磨后的料浆利用压力式喷雾干燥塔进行喷雾干燥，制得备用的混合物料；
(4)压制：将喷雾干燥后的粉末放置于粉末压机中，在100MPa的压力下压制成块状胚体，备用；
(5)烧结：将压制后的块状胚体放置于表面涂有92％ZrO2-8％Y2O3的石墨板上，然后利用真空炉在1340℃烧结，保温时间为1h；
(6)机械破碎：将烧结后的块状合金利用对辊破碎机进行破碎，为避免杂质掺入，对辊采用WC-6Co的硬质合金材质；
(7)一次过筛：利用三次元旋振筛将机械破碎后的不规则粉末筛分，125μm以下的进入到下一步工艺步骤，而125μm以上的粉末重新返回到机械破碎步骤中再次进行破碎；
(8)高温球化：将一次过筛后的粉末以270g/min的下料速度自上而下通过竖立的管式高温球化炉，粉末被迅速加热而熔化，熔融的颗粒在表面张力的作用下形成球形度很高的液滴，并在极短的时间内凝固变为球形，高温球化炉的温度设置在2980℃；
(9)二次过筛：利用三次元旋振筛将高温球化后的粉末筛分，45μm以下的粉末用于超音速火焰喷涂，45μm-125μm之间的粉末用于激光熔覆、等离子堆焊和等离子喷涂。
实施例3，图3为75WC-17WB-8Co球形粉末SEM电镜图像，以WC粉的添加比例为75％，WB粉的添加比例为17％，金属Co粉的添加比例为8％为例：
(1)配料：按质量百分比进行配料，其中WC粉的添加比例为75％，WB粉的添加比例为17％，金属Co粉的添加比例为8％，选用PEG为粘结剂，其添加量为总质量的4.0％；
(2)湿磨：将配好的物料放置于球磨罐中，以食用酒精为球磨介质，球料质量比为5:1，球磨时间为20h；
(3)喷雾干燥：将湿磨后的料浆利用压力式喷雾干燥塔进行喷雾干燥，制得备用的混合物料；
(4)压制：将喷雾干燥后的粉末放置于粉末压机中，在200MPa的压力下压制成块状胚体，备用；
(5)烧结：将压制后的块状胚体放置于表面涂有92％ZrO2-8％Y2O3的石墨板上，然后利用真空炉在1480℃烧结，保温时间为4h；
(6)机械破碎：将烧结后的块状合金利用对辊破碎机进行破碎，为避免杂质掺入，对辊采用WC-6Co的硬质合金材质；
(7)一次过筛：利用三次元旋振筛将机械破碎后的不规则粉末筛分，125μm以下的进入到下一步工艺步骤，而125μm以上的粉末重新返回到机械破碎步骤中再次进行破碎；
(8)高温球化：将一次过筛后的粉末以30g/min的下料速度自上而下通过竖立的管式高温球化炉，粉末被迅速加热而熔化，熔融的颗粒在表面张力的作用下形成球形度很高的液滴，并在极短的时间内凝固变为球形，高温球化炉的温度设置在3600℃；
(9)二次过筛：利用三次元旋振筛将高温球化后的粉末筛分，45μm以下的粉末用于超音速火焰喷涂，45μm-125μm之间的粉末用于激光熔覆、等离子堆焊和等离子喷涂。
实施例4，为70WC-20WB-10Co球形粉末截面金相，以WC粉的添加比例为70％，WB粉的添加比例为20％，金属Co粉的添加比例为10％为例：
(1)配料：按质量百分比进行配料，其中WC粉的添加比例为70％，WB粉的添加比例为20％，金属Co粉的添加比例为10％，选用PEG为粘结剂，其添加量为总质量的1.0％；
(2)湿磨：将配好的物料放置于球磨罐中，以食用酒精为球磨介质，球料质量比为2:1，球磨时间为72h；
(3)喷雾干燥：将湿磨后的料浆利用压力式喷雾干燥塔进行喷雾干燥，制得备用的混合物料；
(4)压制：将喷雾干燥后的粉末放置于粉末压机中，在80MPa的压力下压制成块状胚体，备用；
(5)烧结：将压制后的块状胚体放置于表面涂有92％ZrO2-8％Y2O3的石墨板上，然后利用真空炉在1400℃烧结，保温时间为3h；
(6)机械破碎：将烧结后的块状合金利用对辊破碎机进行破碎，为避免杂质掺入，对辊采用WC-6Co的硬质合金材质；
(7)一次过筛：利用三次元旋振筛将机械破碎后的不规则粉末筛分，125μm以下的进入到下一步工艺步骤，而125μm以上的粉末重新返回到机械破碎步骤中再次进行破碎；
(8)高温球化：将一次过筛后的粉末以100g/min的下料速度自上而下通过竖立的管式高温球化炉，粉末被迅速加热而熔化，熔融的颗粒在表面张力的作用下形成球形度很高的液滴，并在极短的时间内凝固变为球形，高温球化炉的温度设置在3200℃；
(9)二次过筛：利用超声波过筛机将高温球化后的粉末筛分，45μm以下的粉末用于超音速火焰喷涂，45μm-125μm之间的粉末用于激光熔覆、等离子堆焊和等离子喷涂。
实施例5，图5为60WC-28WB-12Co球形粉末截面金相，以WC粉的添加比例为60％，WB粉的添加比例为28％，金属Co粉的添加比例为12％为例：
(1)配料：按质量百分比进行配料，其中WC粉的添加比例为60％，WB粉的添加比例为28％，金属Co粉的添加比例为12％，选用PEG为粘结剂，其添加量为总质量的2.5％；
(2)湿磨：将配好的物料放置于球磨罐中，以去离子水为球磨介质，球料质量比为3:1，球磨时间为36h；
(3)喷雾干燥：将湿磨后的料浆利用压力式喷雾干燥塔进行喷雾干燥，制得备用的混合物料；
(4)压制：将喷雾干燥后的粉末放置于粉末压机中，在40MPa的压力下压制成块状胚体，备用；
(5)烧结：将压制后的块状胚体放置于表面涂有92％ZrO2-8％Y2O3的石墨板上，然后利用真空炉在1300℃烧结，保温时间为2.5h；
(6)机械破碎：将烧结后的块状合金利用对辊破碎机进行破碎，为避免杂质掺入，对辊采用WC-6Co的硬质合金材质；
(7)一次过筛：利用三次元旋振筛将机械破碎后的不规则粉末筛分，125μm以下的进入到下一步工艺步骤，而125μm以上的粉末重新返回到机械破碎步骤中再次进行破碎；
(8)高温球化：将一次过筛后的粉末以120g/min的下料速度自上而下通过竖立的管式高温球化炉，粉末被迅速加热而熔化，熔融的颗粒在表面张力的作用下形成球形度很高的液滴，并在极短的时间内凝固变为球形，高温球化炉的温度设置在3150℃；
(9)二次过筛：利用超声波过筛机将高温球化后的粉末筛分，45μm以下的粉末用于超音速火焰喷涂，45μm-125μm之间的粉末用于激光熔覆、等离子堆焊和等离子喷涂。
实施例6，图6为67WC-25WB-8Co球形粉末SEM电镜图像，以WC粉的添加比例为67％，WB粉的添加比例为25％，金属Co粉的添加比例为8％为例：
(1)配料：按质量百分比进行配料，其中WC粉的添加比例为67％，WB粉的添加比例为25％，金属Co粉的添加比例为8％，选用PEG为粘结剂，其添加量为总质量的3％；
(2)湿磨：将配好的物料放置于球磨罐中，以去离子水为球磨介质，球料质量比为4:1，球磨时间为24h；
(3)喷雾干燥：将湿磨后的料浆利用压力式喷雾干燥塔进行喷雾干燥，制得备用的混合物料；
(4)压制：将喷雾干燥后的粉末放置于粉末压机中，在160MPa的压力下压制成块状胚体，备用；
(5)烧结：将压制后的块状胚体放置于表面涂有92％ZrO2-8％Y2O3的石墨板上，然后利用真空炉在1440℃烧结，保温时间为3h；
(6)机械破碎：将烧结后的块状合金利用对辊破碎机进行破碎，为避免杂质掺入，对辊采用WC-6Co的硬质合金材质；
(7)一次过筛：利用三次元旋振筛将机械破碎后的不规则粉末筛分，125μm以下的进入到下一步工艺步骤，而125μm以上的粉末重新返回到机械破碎步骤中再次进行破碎；
(8)高温球化：将一次过筛后的粉末以180g/min的下料速度自上而下通过竖立的管式高温球化炉，粉末被迅速加热而熔化，熔融的颗粒在表面张力的作用下形成球形度很高的液滴，并在极短的时间内凝固变为球形，高温球化炉的温度设置在3400℃；
(9)二次过筛：利用三次元旋振筛将高温球化后的粉末筛分，45μm以下的粉末用于超音速火焰喷涂，45μm-125μm之间的粉末用于激光熔覆、等离子堆焊和等离子喷涂。
实施例7，图7为75WC-15WB-10Co球形粉末SEM电镜图像，以WC粉的添加比例为75％，WB粉的添加比例为15％，金属Co粉的添加比例为10％为例：
(1)配料：按质量百分比进行配料，其中WC粉的添加比例为75％，WB粉的添加比例为15％，金属Co粉的添加比例为10％，选用PEG为粘结剂，其添加量为总质量的3.5％；
(2)湿磨：将配好的物料放置于球磨罐中，以去离子水为球磨介质，球料质量比为4:1，球磨时间为30h；
(3)喷雾干燥：将湿磨后的料浆利用压力式喷雾干燥塔进行喷雾干燥，制得备用的混合物料；
(4)压制：将喷雾干燥后的粉末放置于粉末压机中，在180MPa的压力下压制成块状胚体，备用；
(5)烧结：将压制后的块状胚体放置于表面涂有92％ZrO2-8％Y2O3的石墨板上，然后利用真空炉在1450℃烧结，保温时间为3.5h；
(6)机械破碎：将烧结后的块状合金利用对辊破碎机进行破碎，为避免杂质掺入，对辊采用WC-6Co的硬质合金材质；
(7)一次过筛：利用三次元旋振筛将机械破碎后的不规则粉末筛分，125μm以下的进入到下一步工艺步骤，而125μm以上的粉末重新返回到机械破碎步骤中再次进行破碎；
(8)高温球化：将一次过筛后的粉末以90g/min的下料速度自上而下通过竖立的管式高温球化炉，粉末被迅速加热而熔化，熔融的颗粒在表面张力的作用下形成球形度很高的液滴，并在极短的时间内凝固变为球形，高温球化炉的温度设置在3480℃；
(9)二次过筛：利用超声波过筛机将高温球化后的粉末筛分，45μm以下的粉末用于超音速火焰喷涂，45μm-125μm之间的粉末用于激光熔覆、等离子堆焊和等离子喷涂。需要说明的是：从本发明说明书附图的球形粉末SEM电镜图像中可以看出，制备粉末的球形度非常高，粉末表面粗糙度也很小；而从附图本发明方法制备的球形粉末截面金相中可以看出，粉末内部无孔隙，表现出很高的致密度。
表1为本发明方法各实施例所制备球形粉末的性能检测数据。
Figure GDA0002436064940000111

Claims (1)

1.一种高致密WC-WB-Co球形粉末硬面材料的制备方法，其特征在于，该高致密WC-WB-Co球形粉末硬面材料的配方比例按质量百分比计为：
WB粉15％-38％；
Co粉8％-12％；
PEG粘结剂1.0％-4.0％；
WC粉50％-75％；
该高致密WC-WB-Co球形粉末硬面材料的制备方法包括以下工艺步骤：
(1)配料：按质量百分比进行配料，其中WC粉的添加比例为50％-75％，WB粉的添加比例为15％-38％，金属Co粉的添加比例为8％-12％，选用PEG为粘结剂，其添加量为总质量的1.0％-4.0％；
(2)湿磨：将配好的物料放置于球磨罐中，以去离子水或食用酒精为球磨介质，球料质量比控制在2:1-5:1的范围内，球磨时间为20h-72h；
(3)喷雾干燥：将湿磨后的WC-WB-Co料浆利用压力式喷雾干燥塔进行喷雾干燥，制得备用的混合物料；
(4)压制：将喷雾干燥后的粉末放置于粉末压机中，在40MPa-200 MPa的压力下压制成块状胚体，备用；
(5)烧结：将压制后的块状WC-WB-Co胚体放置于表面涂有92％ZrO2-8％Y2O3的石墨板上，然后利用真空炉在1300℃-1480℃温度范围内烧结，保温时间为1h-4h；
(6)机械破碎：将烧结后的块状WC-WB-Co合金利用对辊破碎机进行破碎，为避免其他杂质掺入，对辊采用WC-6Co的硬质合金材质；
(7)一次过筛：利用三次元旋振筛将机械破碎后的不规则粉末筛分，125μm以下的进入到下一步工艺步骤，而125μm以上的粉末重新返回到步骤(6)中再次进行机械破碎；
(8)高温球化：将一次过筛后的粉末以30g/min-270g/min的下料速度自上而下通过竖立的管式高温球化炉，粉末被迅速加热而熔化，熔融的颗粒在表面张力的作用下形成球形度很高的液滴，并在极短的时间内凝固变为球形，高温球化炉的温度控制在2980℃-3600℃范围内；
(9)二次过筛：利用超声波过筛机或三次元旋振筛将高温球化后的粉末筛分，45μm以下的粉末用于超音速火焰喷涂，45μm-125μm之间的粉末用于激光熔覆、等离子堆焊和等离子喷涂；
所述步骤(1)中WC粉、WB粉、Co粉三种原料的质量百分纯度均大于99.8％；WC粉的费氏粒度为0.6μm-20μm，WB粉的费氏粒度为0.8μm-8μm，Co粉的费氏粒度为0.8μm-2μm；
所述步骤(2)中所用的球磨机为滚动可倾斜式球磨机，球磨球为WC-8Co的硬质合金球；
所述步骤(3)中喷雾干燥的温度为180℃-260℃；
所述步骤(8)中管式高温球化炉的加热方式为中频加热或等离子体加热。
CN201811483646.4A 2018-12-05 2018-12-05 一种高致密WC-WB-Co球形粉末硬面材料的制备方法 Active CN109266939B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811483646.4A CN109266939B (zh) 2018-12-05 2018-12-05 一种高致密WC-WB-Co球形粉末硬面材料的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811483646.4A CN109266939B (zh) 2018-12-05 2018-12-05 一种高致密WC-WB-Co球形粉末硬面材料的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109266939A CN109266939A (zh) 2019-01-25
CN109266939B true CN109266939B (zh) 2020-07-24

Family

ID=65186414

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811483646.4A Active CN109266939B (zh) 2018-12-05 2018-12-05 一种高致密WC-WB-Co球形粉末硬面材料的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109266939B (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110240837A (zh) * 2019-05-24 2019-09-17 西安建筑科技大学 一种基于黑磷烯/高分子材料的复合涂层及其制备方法
CN111020446B (zh) * 2019-11-14 2022-02-08 武汉科技大学 一种超耐磨抗高温氧化涂层及其制备方法
CN112091228B (zh) * 2020-09-23 2022-09-30 矿冶科技集团有限公司 一种大颗粒球形钨粉的制备方法
CN112496329A (zh) * 2020-12-10 2021-03-16 湖南人文科技学院 一种球形高松装密度Cr3C2-NiCr热喷涂粉的制备方法
CN113618058A (zh) * 2021-08-11 2021-11-09 浙江工业大学 一种自整形制备低成本球形金属粉体的方法
CN114150201B (zh) * 2021-12-02 2022-05-17 湖南人文科技学院 一种超硬CoWB-Co硬质合金的制备方法
CN116463534B (zh) * 2023-04-21 2023-09-19 中国科学院兰州化学物理研究所 一种超低磨损摩擦副材料

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101148747A (zh) * 2007-11-12 2008-03-26 北京矿冶研究总院 热喷涂WC/Co粉末及涂层制备
CN102350503A (zh) * 2011-10-21 2012-02-15 株洲硬质合金集团有限公司 球形热喷涂粉末的生产方法
CN103056376A (zh) * 2013-01-04 2013-04-24 湖南顶立科技有限公司 一种制备球形纳米结构碳化钨/钴复合粉末的方法
CN105463283A (zh) * 2015-12-25 2016-04-06 洛阳金鹭硬质合金工具有限公司 一种硼化钨系热喷涂涂层材料的制备方法及其应用
CN106319316A (zh) * 2016-10-09 2017-01-11 张倩楠 一种硬质合金及其制造方法
CN106399792A (zh) * 2016-10-09 2017-02-15 张倩楠 一种硬质合金及其制造方法
CN106756392A (zh) * 2016-12-14 2017-05-31 单麒铭 一种油田用WC‑Co硬质合金喷嘴的制备方法
CN108165861A (zh) * 2018-02-08 2018-06-15 合肥工业大学 一种以添加Co粉的纳米WC-6Co复合粉末为原料制备超细硬质合金的方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101148747A (zh) * 2007-11-12 2008-03-26 北京矿冶研究总院 热喷涂WC/Co粉末及涂层制备
CN102350503A (zh) * 2011-10-21 2012-02-15 株洲硬质合金集团有限公司 球形热喷涂粉末的生产方法
CN103056376A (zh) * 2013-01-04 2013-04-24 湖南顶立科技有限公司 一种制备球形纳米结构碳化钨/钴复合粉末的方法
CN105463283A (zh) * 2015-12-25 2016-04-06 洛阳金鹭硬质合金工具有限公司 一种硼化钨系热喷涂涂层材料的制备方法及其应用
CN106319316A (zh) * 2016-10-09 2017-01-11 张倩楠 一种硬质合金及其制造方法
CN106399792A (zh) * 2016-10-09 2017-02-15 张倩楠 一种硬质合金及其制造方法
CN106756392A (zh) * 2016-12-14 2017-05-31 单麒铭 一种油田用WC‑Co硬质合金喷嘴的制备方法
CN108165861A (zh) * 2018-02-08 2018-06-15 合肥工业大学 一种以添加Co粉的纳米WC-6Co复合粉末为原料制备超细硬质合金的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN109266939A (zh) 2019-01-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109266939B (zh) 一种高致密WC-WB-Co球形粉末硬面材料的制备方法
CN103613389B (zh) 碳化硼陶瓷烧结制备方法
US10392314B2 (en) Material and method of manufacture for engineered reactive matrix composites
US20160175929A1 (en) Process for additive manufacturing of parts by melting or sintering particles of powder(s) using a high-energy beam with powders adapted to the targeted process/material pair
CN110668812B (zh) 一种纳米氧化锆喷涂粉末及其制备方法
CN109226748B (zh) 一种复合钨电极材料的制备方法
CN112191854A (zh) 一种3d打印用硬质合金粉末及其应用
CN110016601B (zh) 一种镍铬-金刚石合金复合粉末及其制备方法和用途
JP2016520711A (ja) 三元系セラミック溶射粉末およびコーティング方法
CN110343889B (zh) 一种特粗硬质合金及其制备方法
CN105624447A (zh) 一种超细晶硬质合金晶粒细化及尺寸分布均匀化的方法
CN104985188A (zh) 一种含纳米陶瓷相雾化铁粉的制备方法
US4508788A (en) Plasma spray powder
CN112111684B (zh) 3D打印三元硼化物Mo2NiB2合金粉末及其生产工艺
Chu et al. Application of pre-alloyed powders for diamond tools by ultrahigh pressure water atomization
CN113699406A (zh) 平均晶粒度大于8微米的高强韧性特粗晶wc硬质合金及其制备方法
CN112496329A (zh) 一种球形高松装密度Cr3C2-NiCr热喷涂粉的制备方法
CN104550985B (zh) 一种低松装密度铜锌合金黄铜粉及其制备方法
CN101514422A (zh) 一种无磁硬质合金粉末及其制备方法
CN106631009A (zh) 一种用于硼化锆基复合材料的复合粉及其制备方法
CN105710380A (zh) 含铝金属打印粉末及其制备方法
CN113061766A (zh) 一种提高钨铼合金高温强度的方法
CN101259528B (zh) 一种镍钒合金类为粘结相的无磁硬质合金粉末及制备方法
CN109694969B (zh) 一种预合金粉末及添加预合金粉末的TiCN基金属陶瓷复合材料及其制备方法
CN113020605B (zh) 一种面向激光3d打印专用原位增韧高性能球形钨粉及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant