激光熔覆原位反应法制备碳化钨陶瓷涂层

碳化钨(WC)为黑色六方晶体，碳位于钨晶格的间隙当中，形成间隙固溶体，具有耐磨、耐热、耐蚀以及与基体材料的润湿性好等一系列优点。碳化钨(WC)陶瓷具有优越的高温性能和磨损性能，是硬质合金和热喷涂材料中的主要增强相。

作为增强相，由于碳化钨(WC)难于原位生成，故现有技术中的激光熔覆工艺制备金属基碳化钨(WC)陶瓷颗粒耐磨涂层的方法通常是外加法，即将陶瓷颗粒直接加入熔池中，或者将陶瓷颗粒与金属粉末预先充分混合后进行激光熔覆。这类方法不仅成本较高、工艺较复杂，而且由于外加陶瓷相与基体相的物性参数差异较大，使得陶瓷颗粒与基体之间 的相容性较差，结合不良。这些问题严重制约着碳化钨(WC)颗粒增强金属基耐磨涂层的发展。

原位自生技术是指在材料的复合过程中通过一定的物理化学反应生成预期的增强相，也就是说增强相不是外加的，而是在材料复合过程中形成的。相比于外加增强体制备技术，原位自生获得的增强体热力学性能稳定、与基体之间为冶金结合、工艺简单、成本低。有学者将激光熔覆技术和原位自生技术的结合来制备碳化钨陶瓷涂层，其过程如下：

合金粉末的成分及百分质量比分别为：钨粉 60％、石墨8％、还原铁粉27％、铬粉1％、镍粉3％、硼粉0.5％、硅粉0.5％、铜粉0.5％、氧化铈0.5％。

1、激光熔覆碳化钨陶瓷颗粒增强金属基涂层：采用Q235 钢为基体材料，将基体材料用角向磨光机去除试板表层的铁锈和油污，并用砂纸打磨光亮，然后分别用丙酮和酒精清洗试板，再用电吹风烘干，得到洁净表面。铁粉、钨粉、石墨及其它合金元素按化学计量摩尔比称取不同质量，继而用球磨机充分混合。

2、向混合后得到的粉末中加入钠水玻璃粘结剂，充分搅拌调成糊状后涂覆在准备好的Q235钢板上，预置涂层厚度为0.7mm，最后放入箱式电阻炉内于180℃烘干两小时以待熔覆。将带有预置涂层的Q235钢 板从箱式电阻炉内取出，使用激光器对预置涂层进行激光熔覆试验，熔覆过程中激光功率分别为800～2000W，激光扫描速度分别为1～5mm/s，离焦量为150mm，光斑尺寸为3mm。

3、熔覆后将试样沿垂直于激光熔覆的方向进行切割，获得尺寸为10mm×5mm×5mm的试样，然后分别进行磨样和抛光处理。

经过XRD分析可知，涂层主要由碳化钨(WC)组成。W与C的存在形式有WC和Fe₃W₃C等，分布较均匀，涂层表面比较平整。熔覆层表面的最大表面显微硬度值为2338.2HV，最小值为211.3HV，最大值是最小值的10倍多。通过激光熔覆原位反应得到的碳化钨陶瓷增强铁基涂层的显微硬度远远高于原始基体的显微硬度，大大增强了材料表面的耐磨性能。

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