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中国钨产业市场与应用高峰论坛

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中国钨产业市场与应用高峰论坛

【钨峰会】难熔球形粉体与耐磨蚀表面强化涂层材料制备研究

来源:SMM

SMM7月15日讯:江西理工大学钨资源高效开发及应用教育部工程研究中心陈颢在“中国钨产业市场与应用高峰论坛暨中国硬质合金市场应用研讨会”上带来了主题为《难熔球形粉体与耐磨蚀表面强化涂层材料制备研究》的演讲,就立项背景、主要技术内容、主要创新点、技术指标以及成果应用五个方面展开详细解说。

立项背景

钨是战略金属,在航空航天、国防军工、电子信息等多个领域发挥着极为重要的作用。

磨损和腐蚀是机械零部件、工程构件的两大破损形式,导致的经济损失惊人。

高性能硬面粉体材料是节能减排降耗的重要基础和保障,支撑着冶金机械、矿山、煤炭等领域关键核心部件高效运行。

传统还原碳化方法生产的WC呈多角状、流动性差、硬度低,难以满足高精尖端领域的使用要求。

传统WC-Co复合粉体制备工艺流程

流程长、工艺繁琐、能耗高

碳化温度达1300℃以上,能耗高

固-固混料,混合不均,易引入杂质

主要技术内容

WC材料体系

WC-Co材料体系

等离子表面强化涂层

主要创新点及成果

技术创新

►WC粉体

分析2700℃以上的超高温熔体气体雾化过程,建立控制模型、揭示雾化机理。

制备出表面缺陷少的等积球形WC粉体,解决超高熔点材料雾化制取细晶粉体难题。

►WC-Co复合粉体

突破粉体材料传统混合理论,探索了“离子层间混合”新理论。

构建快速析出分析模型,研发快速析出技术。

研发协同原位合成技术,实现超细晶WC-Co 粉体短流程制备。

装备创新

设计和制造出超高温熔炼及超高温雾化装备,使2700℃以上的超高温熔体连续气体雾化成为可能。

利用等离子控制加热原位反应获得冶金结合涂层并成功研制出成套装备,构建多路同步送粉等离子束表面冶金控制系统平台,实现在线监测与参数快速优化。

自主研发出低温原位还原碳化一体化装备,实现煅烧还原、碳化多工序连续作业。

可节省原来的干燥及还原的作业工序;解决了传统作业中气流、温度的不均匀,劳动强度大、粉尘多、生产作业周期长和粉体易氧化等不足;复合粉体产能提高2倍。

WC及WC-Co粉体技术指标

(1) 实现了大批量超高温雾化法制备球形化程度高、表面缺陷少、硬度高的细晶WC粉体,克服了铸造法制备WC易呈多角状而流动性差的缺陷。制备出球形碳化钨粉体,具有良好的流动性,内部为细针状共晶组织,显微硬度达3200HV,霍尔流速6.5s/50g。

(2) 实现了钨、钴、碳等元素在分子水平均匀混合,使材料成分达到理想的均匀状态,解决了传统固-固球磨混合不均及易引入杂质的难题,制备出组织结构和性能可控、WC 晶粒小于400 nm 的WC-Co粉体材料。

等离子表面强化技术指标

热喷涂

耐磨层薄,耐磨性差,厚度不均匀;

与基材的结合力差,涂层易脱落;

喷涂后会改变基体的机械性能;

表面容易黏附煤灰,影响基体的热传导性。

等离子表面冶金强化涂层

不需要对金属零件表面进行喷砂、酸洗等前处理;

与基材为冶金结合,结合力强,不易脱落;

涂层后不会改变基体的机械性能和热传导性;

超凡的耐磨保护,表面硬度〉HRC 72;

耐磨层厚度均匀;

涂层微观结构分布均匀,内部晶粒结合力强;

涂层厚度可达到0.2~5mm。

等离子表面强化涂层技术指标

成果应用

项目在江西、湖南及山东等企业等获得应用,形成年产 200 吨复合粉、150台套粉末冶金成套设备生产线的产业规模。

以研发的WC及WC-Co等为原料,利用等离子表面强化处理及增材制造等手段,开发了系列产品并应用,其中提高刮板运输机使用寿命3-5倍、提升运输效率30%以上;开发具有超厚耐磨涂层的截齿,比普通截齿提高寿命5倍;开发的具有耐磨涂层的涂布刮刀寿命提高5-8倍,满足了严酷环境下高效连续生产需要。

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