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高性能WC基防护涂层的关键制备技术

来源:赤峰双创服务中心

一、成果简介

针对超细、纳米硬质合金领域的国际发展趋势、我国发展现状和瓶颈问题,北京工业大学项目团队在北京市自然科学基金项目的支持下,开展了先进硬质合金材料设计制备与应用技术开发等工作。项目研制的超细/纳米WC-Co类复合粉末、纳米结构WC基热喷涂粉料、硬质合金耐磨耐蚀防护涂层的制备技术,已经完成了重复性检测和中试,均可实现规模化生产。

二、技术方案

1.首次建立了低温固相原位合成超细、纳米WC-Co类复合粉末的制备技术。

2.创制出高流动性、纳米结构的WC基喷涂材料的制备技术,开发出具有纳米结构的耐磨耐蚀型WC-Co、WC-(Co, Cr)、WC-(为W-Co-C化合物)等系列WC基热喷涂粉料。

3.通过配碳量设计、独特热处理工艺、筛分和粒度重组、热喷涂工艺参数组合优化等,研制出高硬度、强耐磨耐蚀、高表面质量的硬质合金防护涂层。

三、技术优势

1.彻底解决了纳米Co粉自发团聚的国际技术难题,原位合成的复合粉中硬质相和粘结相分布均匀。

2.从根本上解决了困扰多年的纳米粉末在热喷涂中发生严重分解、脱碳的国际性技术难题。

3.解决了纳米结构WC基粉末在热喷涂中极易发生的分解脱碳问题,制备的纳米结构硬质合金涂层具有孔隙率<0.5%的高致密性,尤其是比常规微米结构涂层具有显著提高的表面质量,可有效减少后续加工量。

4.该项目相关成果申请国家发明专利20余件,其中获得授权15件。

四、应用场景

高性能WC基硬质合金防护涂层在航空航天、建材行业、汽车制造等对耐磨耐蚀性和表面质量有严格要求的高端技术领域,具有常规粉末涂层无法替代的重要应用。此外,在机械制造(如液压传动件)、水利电力(如水轮机叶片)、钢铁冶金(如结晶器、沉没辊)、石油化工(如抽油泵活塞)、纺织印刷(如涂布辊、网纹棍、瓦楞辊)等多种工业领域有非常广泛的应用,前景广阔。

五、商业模式

合作开发

六、推广意义

基于该项目研发成果建立起来的低成本、短流程复合制造技术,在涉及表面耐磨蚀的各行业,包括矿山、电力、能源、海洋、冶金、机械等行业装备上关键耐磨蚀部件的制造和再制造,都可移植应用。该成果对于苛刻工矿条件下使用的大型、重型装备的关键部件,可提高使用寿命,减少装备的停产检修次数,降低设备的维护费用,提高装备的使用效率和单位产能,可产生巨大的经济效益。以复合制造技术替代传统的耐磨铸件的长流程制造,可实现80%以上的部件基体材料的循环使用,可大幅度降低装备制造和使用维护成本,在降低资源、能耗和环境负荷方面将做出重大贡献。

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