滲透反應法製備鎢塗層

碳化鎢硬質合金具有特殊的耐腐蝕性、高硬度和抗壓強度，有現代工業牙齒之稱，在機械、冶金、精密儀器、軍事等工業中佔有極其重要的地位。

碳化鎢硬質合金直接加工成零件成本很高，而且在某些時候，人們僅僅要求零件的表面具有高硬度、耐磨和耐蝕性能，零件的基體仍然需要韌性材料，因此，人們選擇了一種表面強化工藝，即在基礎材料表面噴塗一層碳化鎢塗層，就能滿足零件的特殊使用要求。

目前，碳化鎢塗層的製備方法主要是熱噴塗方法，其中包括常規火焰噴塗、爆炸噴塗和超音速火焰噴塗等。採用常規火焰噴塗時，粉粒被均勻加熱的程度差，飛行速度小，粉粒變形不充分，因此所得的碳化鎢塗層組織疏鬆，氣孔率很高、硬度低而且離散。爆炸噴塗法具有工作溫度低、粉末粒子飛行快的特點，因此爆炸噴塗法可以獲得性能優良的碳化鎢塗層，但是爆炸噴塗設備價格高、噪音大、設備笨重、佔用空間大，只適合噴塗航太發動機等這樣的大件，不適合噴塗小零件。採用超音速火焰噴塗時，得到的碳化鎢塗層緻密性高，氣孔率小，硬度高且離散性小，但是超音速火焰噴塗氣體消耗量大、噴塗價格昂貴、污染嚴重。

那麼除了噴塗，還有沒有一種方法能在材料表面施加鎢塗層呢，答案是肯定的，那就是滲透反應法。即先在碳材料表面製備一層較厚的鎢塗層，然後通過高溫擴散反應生成碳化鎢塗層。表面鎢塗層的製備可優先選用物理氣相沉積(PVD)、化學氣相沉積(CVD)、雙輝等離子(DGP)等方法。採用這種高溫熱處理的方法在碳材料表面滲碳化鎢，鎢元素從碳材料表層由內向外梯度過渡，有效緩解了碳化鎢與碳材料的熱失配，塗層與基體的結合非常牢固。

在碳材料表面滲碳化鎢的方法，包括下述順序的步驟：

(1)採用PVD、CVD、DGP等方法在C/C複合材料表面沉積5～10um的鎢塗層。

(2)將制得的碳基鎢塗層放入熱處理爐進行高溫熱處理。熱處理工藝為：先升溫至1050～1150℃，保溫1.5～2.5小時，再繼續升溫至1300～1400℃，保溫0.5～1.5小時後隨爐冷卻，在上述升溫過程中升溫速率約為每分鐘10℃以下。

(3)將熱處理過的材料作為基體，重複以上過程，繼續在其表面沉積鎢塗層並進行高溫熱處理。重複次數3～5次，最後獲得碳材料表面滲入碳化鎢。

採用熱處理方法滲碳化鎢，工藝簡單，操作方便，鎢元素完全滲入到碳材料內部並形成濃度梯度過渡，緩解了塗層與基體的熱失配，提高了塗層的附著力，而且滲得的碳化鎢顯著提高了基體表面的性能，其工藝適合小件產品，成本可控。

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