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《江西理工大学》 2018年
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WC-Co热喷涂粉末煅烧、还原碳化工艺研究

王忠华  
【摘要】:WC-Co热喷涂涂层在高温下能保持良好的耐摩擦、耐磨损性能,已在相关领域成功替代了具有高污染的电镀硬铬工艺。传统工艺生产WC-Co热喷涂粉末采用先制备WC-Co原始粉末再经造粒后制备WC-Co热喷涂喂料粉末,存在工艺流程长、能耗大、成本高、粉末质量不稳定等不足。喷雾转化法先将WC-Co热喷涂粉末所含组元溶液经喷雾干燥后制备球形前驱体粉末,再经还原碳化后合成WC-Co热喷涂粉末。具有工艺流程短、能耗低、工艺简单、效率高等优点。基于此,本研究采用偏钨酸铵、醋酸钴、炭黑或有机碳经喷雾干燥后得到的前驱体粉末为原料,重点研究碳源和合成气氛活性对WC-Co热喷涂粉末的影响。探索制备性能优良WC-Co热喷涂粉末所需工艺。本文分别采用炭黑、有机碳为碳源经喷雾干燥制备的复合盐前驱体粉末为原料,研究了在H_2气氛中两种碳源类型对WC-Co热喷涂粉末的影响。由于有机碳的活性过高,在H_2气氛中WC-Co热喷涂粉末易脱碳。故将有机碳为碳源的合成气氛由H_2换作N_2,研究了在N_2气氛中制备WC-Co热喷涂粉末的工艺。为了补充反应物活性的影响,确保得到最适合制备WC-Co热喷涂粉末的工艺,采用炭黑为碳源在N_2气氛中作参考研究。通过X射线衍射仪、扫描电镜、碳硫分析仪、激光粒度仪对得到的WC-Co热喷涂粉末的微观组织结构、碳含量和粒度分布进行了研究。结果表明,不同碳源在两种气氛中碳化速率不同:采用H_2为合成气氛时,炭黑较有机碳更易制备碳化完全的WC-Co热喷涂粉末;采用N_2为合成气氛时,有机碳较炭黑更易制备碳化完全的WC-Co热喷涂粉末。在H_2气氛中,WC-Co热喷涂粉末易形成毛绒结构,造成小颗粒粉末增多,降低了适用于热喷涂工艺的粉末比例。在N_2气氛中,WC-Co热喷涂球形粉末无毛绒结构,小颗粒粉末占比小,二次颗粒平均粒径较H_2气氛中大,且粉末颗粒分布集中,正态分布趋势明显,适用于热喷涂工艺的粉末占比高;一次颗粒粒径细小,且一次颗粒粒径波动小,有利于制备超细晶WC-Co热喷涂粉末。制备WC-Co热喷涂粉末的最佳工艺为N_2气氛中采用有机碳为碳源,该工艺所需能耗小,安全系数高,粉末一次颗粒粒径小,二次颗粒无毛绒结构,二次颗粒分布集中,适用于热喷涂工艺的粉末占比高。采用有机碳为碳源在N_2气氛中950oC保温120 min可制备一次粒径小于100 nm的WC-Co热喷涂粉末。
【学位授予单位】:江西理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TB383.3;TB306

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