本发明涉及新材料制备，特别是涉及一种具有网状金属相结构的wc-ni/co硬质合金涂层的制备方法。
背景技术：
1、摩擦磨损是造成装备关键部件性能、寿命和可靠性下降的主要因素，已成为制约其发展的重要瓶颈。在装备关键部件表面进行涂层设计，不但可以显著延长其服役寿命，还可以提升整套装备的精度与可靠性，具有重要的经济价值和社会意义。
2、涂层设计主要包括涂层材料、涂层设备以及涂层制备工艺。wc-ni/co金属陶瓷涂层材料因具有硬度高、耐磨损、耐高温等特点，是目前耐磨领域应用最广泛的涂层材料。传统的wc-ni/co材料以wc粉、ni或co粉为原料，经湿磨、喷雾造粒、烧结、筛分等工序制备而成，金属相ni或co弥散分布在硬质相wc中，材料的筛分粒度在5-53微米范围内，微观形貌为类球形。涂层设备及制备工艺方面，超音速火焰喷涂设备的火焰温度在2700℃-2850℃之间，略低于硬质相wc陶瓷熔点的2870℃，不会在喷涂过程中因高温造成wc分解，再加上超音速火焰喷涂技术具有操作方便、粒子飞行速度高等特点，是目前将wc-ni/co球形粉末制备成硬质合金耐磨涂层最主要的方法手段。
3、超音速火焰喷涂技术制备的传统wc-ni/co涂层金属相呈块状、弥散分布，如图5、图6，这样就会导致涂层存在硬度分布不均匀、断裂韧性差等问题；另外，由于超音速火焰喷涂设备的火焰温度低于硬质相wc的熔点，涂层制备过程中仅仅wc-ni/co球形粉末中的粘结相ni/co发生了熔化，硬质相wc仍保持固态，这样就会造成涂层存在孔隙率高、硬度低、结合强度差等缺陷。而以上这些性能又直接影响涂层的耐摩擦磨损性能。
4、改善涂层中的金属相分布和提高喷涂火焰温度是提升wc-ni/co硬质合金涂层耐磨损性能的有效方法。等离子喷涂技术以等离子焰流作为热源，工作温度高达6000℃以上，喷涂粉末被送粉气流推动进入等离子射流后，被迅速加热到熔融状态，并以300-400m/s的高速撞击到经过工件表面，形成附着牢固、致密的等离子喷涂涂层。但目前等离子喷涂技术还无法实现常规wc-ni/co金属陶瓷涂层的制备，其中最主要的障碍就是等离子喷涂焰流的温度(6000℃以上)远高于wc陶瓷的熔点(2870℃)，喷涂过程中硬质相wc会在等离子焰流中会发生高温分解。
5、因此，制备出一种既能改善金属相分布同时又能适于等离子喷涂焰流高温的wc基硬质合金材料已成为一个亟待解决的问题。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种具有网状金属相结构的wc-ni/co硬质合金涂层的制备方法，以解决上述现有技术存在的问题。
2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
3、本发明提供一种具有网状金属相结构的wc-ni或wc-co粉末材料的制备方法，包括以下步骤：
4、将镍盐或钴盐与碳化钨于溶液中混合，在络合剂、稳定剂和还原剂存在下，于80-100℃、ph＝8-12的条件下反应，之后经热处理，得到所述具有网状金属相结构的wc-ni或wc-co粉末材料。
5、作为本发明的进一步优选，所述热处理的温度为1100℃-1300℃。
6、作为本发明的进一步优选，所述碳化钨经柠檬酸溶液浸泡处理；优选的浸泡处理时间为30-60min。
7、本发明中，碳化钨经柠檬酸溶液浸泡处理的目的在于去除其表面可能吸附的油污、灰尘。优选的柠檬酸浓度为6.0g/l。
8、作为本发明的进一步优选，所述络合剂为甲基纤维素；所述稳定剂为硼酸；所述还原剂为次磷酸钠。
9、作为本发明的进一步优选，所述碳化钨的费氏粒度为10μm-50μm。
10、作为本发明的进一步优选，所述镍盐为醋酸镍(c4h5nio4·4h2o)，所述钴盐为醋酸钴(c4h6coo4·4h2o)。
11、作为本发明的进一步优选，所述粉末加热处理方式为氩气保护的立式中频(150～10000hz)感应管式炉。
12、作为本发明的进一步优选，所述制备方法具体包括以下步骤：将镍盐或钴盐与络合剂、稳定剂于溶剂中混合，调节体系ph为8-12、温度为80-100℃，之后加入碳化钨和还原剂，之后继续在ph为8-12、温度为80-100℃下反应，反应时间为30-120min，之后将反应得到的固体进行热处理，得到所述具有网状金属相结构的wc-ni或wc-co材料。
13、作为本发明的进一步优选，进行热处理前，还包括将反应得到的固体进行干燥、研磨的步骤，优选的干燥温度为60℃-100℃。
14、作为本发明的进一步优选，所述镍盐或钴盐与络合剂、稳定剂、碳化钨、还原剂的质量比为280g-420g:90g-130g:2.5mg-3.5mg:350g-650g:80g-110g。
15、以配制1l溶液为例，醋酸镍或醋酸钴的加入量为280g-420g，硼酸的加入量为2.5mg-3.5mg，甲基纤维素的加入量为90g-130g，去离子水的加入量为1000ml：每1000ml化学镀溶液加入wc粉的质量为350g-650g，次磷酸钠的加入量为80g-110g。
16、本发明还提供一种具有网状金属相结构的wc-ni或wc-co涂层，通过等离子喷涂技术将上述wc-ni或wc-co材料喷涂至基体得到。
17、作为本发明的进一步优选，所述等离子喷涂技术的工艺参数如下：
18、电流300-600a，氩气流量70-90nlpm、氢气流量2-6nlpm、载气流量12-20nlpm、送粉量65-90g/min、喷涂距离90-120mm、枪速20-40mm/s。
19、作为本发明的进一步优选，还包括对制备涂层的退火处理，优选的退火温度为600℃-900℃，保温时间为1h-2h。
20、本发明还提供一种涂层器件，器件表面喷涂有上述具有网状金属相结构的wc-ni或wc-co涂层。
21、本发明中，优选通过氩气保护的立式中频感应管式炉使粉末自上而下流经管式炉膛，这样既可以避免粉末氧化又可避免传统舟皿式金属陶瓷粉末热处理粘结结块的问题。更优选的，流经管式炉炉膛的粉末流速为50g/min-150g/min。
22、本发明首先在wc陶瓷颗粒表面包覆一层均匀、致密的金属ni或co，然后采用等离子喷涂技术将包覆得到的wc-ni/co粉末进一步地制备成具有网状金属相结构的wc-ni或wc-co涂层，最后再对涂层进行退火处理。
23、本发明wc陶瓷颗粒表面金属ni或co的包覆，不但可有效解决焰流温度过高导致的wc分解的问题，还可使涂层中的金属相呈网状结构分布，改善涂层的微观组织。
24、本发明利用等离子喷涂技术制备网状金属相结构涂层的工艺参数如表1所示。
25、表1
26、
27、本发明公开了以下技术效果：
28、1.本发明所用原料对人体无害、环境友好，且包覆前无须对wc粉末进行活化、敏化预处理，具有成本低、无污染、工艺简单等特点。
29、2.本发明对包覆后的粉末进行热处理，可提高包覆层金属ni或co的致密性以及与被包覆wc的结合强度。
30、3.本发明以金属ni或co包覆的wc粉为原料，解决了等离子喷涂技术制备wc基硬质合金涂层时，硬质相wc高温分解脱碳的问题，成功制备出金属相ni或co呈现网状结构分布的wc-ni/co硬质合金涂层。
31、4.本发明对制备的涂层进行退火处理，可以消除等离子喷涂过程中由于迅速降温而产生的涂层热应力。
32、5.本发明制备的wc-ni/co涂层利用了等离子喷涂焰流的高温，且设计了网状结构的金属相分布，具有金属相分布均匀、断裂韧性高、孔隙率低、硬度高、结合强度好以及耐磨损性能优异等优点。
1.一种具有网状金属相结构的wc-ni或wc-co粉末材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述热处理的温度为1100℃-1300℃。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳化钨的费氏粒度为10μm-50μm；所述碳化钨经柠檬酸溶液浸泡处理。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述络合剂为甲基纤维素；所述稳定剂为硼酸；所述还原剂为次磷酸钠。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述镍盐为醋酸镍，所述钴盐为醋酸钴。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将镍盐或钴盐与络合剂、稳定剂于溶剂中混合，之后加入碳化钨和还原剂，在ph为8-12、温度为80-120℃下反应，将反应得到的固体进行热处理，得到所述具有网状金属相结构的wc-ni或wc-co粉末材料。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述镍盐或钴盐与络合剂、稳定剂、碳化钨、还原剂的质量比为280g-420g:90g-130g:2.5mg-3.5mg:350g-650g:80g-110g。
8.一种具有网状金属相结构的wc-ni或wc-co涂层，其特征在于，通过等离子喷涂将权利要求1所述的wc-ni或wc-co粉末材料喷涂至基体得到涂层，再对所述涂层进行退火处理。
9.根据权利要求8所述的wc-ni或wc-co涂层，其特征在于，所述等离子喷涂的工艺参数如下：电流300-600a，氩气流量70-90nlpm、氢气流量2-6nlpm、载气流量12-20nlpm、送粉量65-90g/min、喷涂距离90-120mm、枪速20-40mm/s；所述涂层真空退火处理的温度为600℃-900℃，保温时间为1h-2h。
10.一种涂层器件，其特征在于，器件表面喷涂有权利要求8-9任一项所述的具有网状金属相结构的wc-ni或wc-co涂层。
