瓦楞辊碳化钨钴涂层强化

在造纸工业中，瓦楞辊的使用环境苛刻，频繁发生砂砾碾压，在纸质较差的条件下使用更是容易出现麻坑和凹陷。因此要求齿顶、侧面和齿底采用涂层，并且要求涂层具有良好硬度，优秀的韧性。

热喷涂技术是表面改质领域中的一项关键技术，热喷涂碳化钨/钴涂层作为耐磨、耐腐涂层，由于其高的硬度和良好的韧性广泛地应用于航空航天、冶金、机械等领域。相对于电镀硬铬层，热喷涂碳化钨钴涂层在耐磨性、耐蚀性、耐疲劳性等方面有明显的优势，而且制备速度快，环境污染小。

但在使用传统WC-12Co热喷涂粉末时，提高涂层硬度越高，韧性就明显降低，根据实际数据，将硬度提高2.4％时，瓦楞辊断裂韧性指标降低可达8.6％；提高涂层韧性，硬度下降明显；硬度与韧性的矛盾特性使得喷涂时无法兼顾硬度要求、韧性要求，无法保证瓦楞辊涂层的质量达到最佳状态。

为此，研究人员改变了碳化钨钴涂层的配方，研制出一种新型WC-12Co热喷涂粉末，由碳化钨、钴以及微量碳化钛金属组成，碳化钨的质量百分比为88％，金属钴的质量百分比为11.4％，抑制剂碳化钛的质量百分比为0.6％，其具体合成过程如下：

1、混料

碳化钨由纳米晶碳化钨和中颗粒碳化钨按比例组成，其中纳米晶粒度碳化钨的质量 百分比为22-66％，中颗粒碳化钨的质量百分比为22-66％。依据工艺要求，向球磨设备加入质量为44kg(22％)的纳米晶碳化钨、132kg(66％) 中颗粒碳化钨和22.8kg(11.4％)钴粉，然后加入占原料质量百分比为25％、温度为5-8℃ 的去离子水50kg及4.0kg(2.0％)的聚乙烯醇进行混料，设备可使用可倾式滚筒球磨机或立式搅拌球磨机，球磨时间为22小时。

2、造粒

由于纳米晶碳化钨的存在，材料的流动性能较差，因此采用开放式离心喷雾干燥塔进行干燥造粒，得到球形混合料，使流动很差的超细粉末，经聚合成大的颗粒后，实现了良好的流动性能，离心雾化盘转速为8000转/分钟；

3、烧结

将混合料装入三层石墨舟皿中，置于钼丝炉中，在氢气保护气氛中进行连续烧结，推舟速度为12分钟/舟，烧结温度为950℃(一带)；1150℃(二带)；晶粒生长抑制剂与纳米晶碳化钨可选择性地在低于晶粒生长温度之下进行热处理，从而更有效地使晶粒生长抑制剂加以弥散，并形成超细材料，其中晶粒生长抑制剂均匀地分布于晶粒的晶界；

4、破碎分级

烧结后的过程产品采用机械方式破碎，并根据粒度分布区间采用过筛或气流分级的方式得到最终产品热喷涂粉末，其中粒度规格为15-45微米65kg、20-53微米130kg，生产过程金属损失约5kg(2.5％)，其松装比重为4.9-5.1g/cm3。

新型WC-12Co热喷涂粉末流动性好，加热性能优秀，制备的涂层具有优秀 的硬度指标，同时具有一定的韧性。根据实际数据，采用这种新型热喷涂粉末与常规热喷涂粉末进行喷涂对比，在获得同样的硬度时，这种新型热喷涂粉末的韧性经比常规粉末高4％； 当调整参数将硬度提高3.06％时，新型热喷涂粉末的韧性指标仅降低2.11％；常规格粉末的硬度提高2.4％时，其断裂韧性指标降低8.6％；。因此该粉末适用于制备耐磨损要求较高，且需要具备一定韧性要求的涂层。

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