化學氣相沉積法噴塗碳化鎢塗層

碳化鎢具有硬度高、耐腐蝕、耐磨損等性能，是再好不過的塗層材料，對於金屬陶瓷、閥件、軸承，刀具等長期在磨損、腐蝕的條件下工作的工業部件，噴塗碳化鎢保護塗層，可有效緩解基體失效，延長使用壽命。

隨著納米技術的發展,納米碳化鎢粉末的製備方法和工藝日趨成熟。當細微性降低到納米級範圍時,材料的機械性能開始發生劇烈的變化，其硬度和耐磨度將大幅提升。

碳化鎢的塗層工藝包括熱噴塗、超音速火焰噴塗、物理氣相沉積等，其中的化學氣相沉積技術可用於複雜形狀基體上製備結合力強、摩擦係數低、均勻的納米碳化鎢塗層。

化學氣相沉積碳化鎢塗層大多在低壓環境下進行，因為低壓時分子平均自由程大，所得塗層較為均勻。但是低壓化學氣相沉積工藝複雜，設備性能要求很高，且沉積速率較慢，給工業應用帶來了困難。相對來說，納米碳化鎢塗層的化學沉積法操作較為複雜。

超細納米晶碳化鎢塗層，該塗層包括層狀細晶結構和貫穿多層的纖維狀組織，層狀細晶結構中同時存在W和W₂C晶粒，貫穿多層的纖維狀組織中僅存在W₂C晶粒，其粒徑為3～5nm，同時存在非晶。貫穿多層的纖維狀組織的存在提高了層狀細晶結構的層間結合力和硬度，該塗層的顯微硬度可以達到28.8GPa。以銅閥門為基體，納米碳化鎢塗層噴塗步驟大致操作如下：

 (1)將基體放置在化學氣相沉積反應室內，通入惰性氣體（氬氣或氮氣）以排空空氣，然後通入氫氣並關閉惰性氣體。

(2)打開加熱裝置將基體加熱至550-600℃，通入六氟化鎢氣體並使其預先與氫氣混合，六氟化鎢與氫氣的摩爾比為1:2，優選1:3；六氟化鎢和氫氣發生還原反應在基體上形成內層鎢塗層。

(3)隨後通入含碳氣體，含碳氣體、氫氣和六氟化鎢三者之間發生化學反應，含碳氣體為二甲醚，六氟化鎢與二甲醚摩爾比為1.6～2.9:1，設定時間與沉積超細納米晶碳化鎢塗層的厚度有關，即設定時間越長得到的塗層厚度越厚，保持設定時間後關閉含碳氣體和六氟化鎢。

(4)保持氫氣的供給至基體冷卻至50℃以下，打開惰性氣體關閉氫氣，排空氫氣後取出樣品，得到基體上預先沉積鎢塗層的超細納米晶碳化鎢塗層。

對熱噴塗後的碳化鎢銅基閥門進行觀察，可發現在鎢層上沉積的塗層具有層狀結構和纖維狀組織，且纖維狀組織貫穿多層層狀細晶結構；也就是說，相對于普通碳化鎢噴塗，納米碳化鎢的結構更為緊密，耐磨度和抗腐蝕性能越強。