一种WC-Co-Cu-稀土耐磨耐蚀涂层材料及其制备方法和使用方法技术

本发明专利技术提供了一种WC

【技术实现步骤摘要】
一种WC
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Co
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Cu
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稀土耐磨耐蚀涂层材料及其制备方法和使用方法


[0001]本专利技术属于金属结构零件表面修复与强化
，具体涉及一种WC
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Co
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Cu
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稀土耐磨耐蚀涂层材料及其制备方法和使用方法。

技术介绍

[0002]耐磨硬质合金按照其成分组成分为：（1）钨钴类硬质合金（YG），该种类型合金主要是由WC—xCo组成，具有高致密度，低膨胀、高导热等特点，但耐磨性能一般；（2）钨钴钛类硬质合金（YT），主要是由WC—TiC—xCo组成，该类合金具有较高的抗氧化性和相对钨钴类合金较高的硬度和耐摩擦性能；（3）钨钴钛钽（铌）类硬质合金（YW），主要成分比YT类合金多了TaC或NbC其中的一种或两种组合，该类型合金在高温环境下具有良好的抗破损能力和抗氧化能力，但原料和生产价格较贵，应用领域不广；（4）碳化钛基合金，主要由镍或者钼合金的粘结相TiC为硬质相烧结制成，当合金的碳含量超过94%时，该种合金的硬度远超其他类型的合金。
[0003]国家知识产权局于2020年12月15日公开了公开号为CN112080716A，专利名称为一种疏水的抗腐蚀涂层材料及其制备方法的专利技术专利。该专利属于热喷涂
，原理上采用含氟材料，陶瓷粉末作为改性原材料，利用热喷涂技术，在金属表面制备一层或两层抗腐蚀的疏水涂层。该专利应用领域为海洋防腐领域，主要原理是利用热喷涂涂层组织表面的形貌可控的特点，以及表面形成具有微纳米浮突结构，并通过掺杂一定量的低表面能物质，达到疏水目的，减少在腐蚀环境中金属部件与液体介质的接触面积，从而提高金属部件在腐蚀环境中的服役寿命，也就是说，目的是防腐蚀，但抗冲击性能差。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供个一种WC
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Co
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Cu
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稀土耐磨耐蚀涂层材料，克服现有技术中存在的上述技术问题。
[0005]本专利技术的另一个目的在于提供一种WC
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Co
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Cu
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稀土耐磨耐蚀涂层材料的制备方法，通过球磨和粒径筛选得到满足耐磨耐蚀涂层材料的粒径要求。
[0006]本专利技术的另一个目的在于提供一种WC
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Co
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Cu
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稀土耐磨耐蚀涂层材料的使用方法，通过超音速喷涂技术，可显著提高管道的耐磨性和耐蚀性，延长管道的服役寿命，提高管道的安全运行能力。
[0007]为此，本专利技术提供的技术方案如下：一种WC
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Co
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Cu
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稀土耐磨耐蚀涂层材料，由以下质量百分比的物质组成：碳化钨75~80%，钴10~15%，铜3~6%，稀土1~3%，有机抗氧化剂0.5~1.5%，粘接剂0.5~2.0%，余量为镍。
[0008]所述碳化钨为多级粒径，分别为10nm~50nm、0.1μm~0.5μm和1.0μm~5.0μm。
[0009]所述有机抗氧化剂为D
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异抗坏血酸。
[0010]所述粘接剂为低碳钢。
[0011]10nm~50nm、0.1μm~0.5μm和1.0μm~5.0μm碳化钨的质量百分比分别为5~10%、10~30%、60~80%。
[0012]一种WC
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Co
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Cu
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稀土耐磨耐蚀涂层材料的制备方法，包括以下步骤：步骤1）将配方量的碳化钨、钴、铜、稀土和镍依次加入容器中混合搅拌均匀；步骤2）加入配方量的机抗氧化剂、粘接剂和一定量水混合搅拌均匀；步骤3）放入高能球磨机中进行球磨20
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25小时，球磨产物经15~45μm粒径过筛后再进行干燥造粒处理形成球形混合物，即得。
[0013]一种WC
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Co
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Cu
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稀土耐磨耐蚀涂层材料的使用方法，采用超音速喷涂方式在金属上形成涂层，喷涂距离在150~200 mm之间。
[0014]本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的这种WC
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Co
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Cu
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稀土耐磨耐蚀涂层材料，通过添加Cu元素和稀土元素，增强涂层与基体的结合强度，抑制碳化钨晶粒析出时长大，提高合金的硬度，其中，Cu具有提高结合强度和降低孔隙率双重作用，由于Cu的熔点低，流动性好，热喷涂时可以将WC颗粒扁平化后粘接牢固，又可以填充到涂层的孔隙中，起到降低涂层孔隙率的作用；稀土元素的添加可抑制碳化钨晶粒析出时长大，起到细化晶粒的作用，提高涂层的硬度；同时添加Ni元素可提高涂层的抗腐蚀性能，WC和Co协同作用，构成相互增强的WC
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Co涂层体系，具有优异的耐磨性能。
[0015]该耐磨耐蚀涂层材料适用于高流速含砂天然气集输系统管道，通过超音速喷涂技术，在管道及易冲蚀构件内表面涂覆WC
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Co
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Cu
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稀土耐磨耐蚀涂层，可显著提高管道的耐磨性和耐蚀性，延长管道的服役寿命，提高管道的安全运行能力。
[0016]碳化钨采用为多级粒径，微米级大尺寸粒径起到支撑作用，亚微米级中等粒径填充缝隙，纳米级小尺寸粒径进一步填充剩余缝隙，可以提高热喷涂涂层的致密性。
[0017]下面将结合附图做进一步详细说明。
附图说明
[0018]图1是本专利技术实施例中20#基材及WC
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Co
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Cu
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稀土涂层在不同角度下冲蚀速率曲线；图2是本专利技术实施例中20#基材在不同角度下冲蚀坑深度曲线；图3是WC
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Co
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Cu
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稀土涂层在不同角度下冲蚀坑深度曲线；图4是本专利技术实施例WC
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Co
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Cu
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稀土涂层结合力测试曲线；图5是本专利技术实施例WC
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Co
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Cu
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稀土涂层试样。
具体实施方式
[0019]以下由特定的具体实施例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本专利技术的其他优点及功效。
[0020]现参考附图介绍本专利技术的示例性实施方式，然而，本专利技术可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本专利技术，并且向所属
的技术人员充分传达本专利技术的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本专利技术的限定。
[0021]除非另有说明，此处使用的术语（包括科技术语）对所属
的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种WC
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Co
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Cu
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稀土耐磨耐蚀涂层材料，其特征在于：由以下质量百分比的物质组成：碳化钨75~80%，钴10~15%，铜3~6%，稀土1~3%，有机抗氧化剂0.5~1.5%，粘接剂0.5~2.0%，余量为镍。2.根据权利要求1所述的一种WC
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Co
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Cu
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稀土耐磨耐蚀涂层材料，其特征在于：所述碳化钨为多级粒径，分别为10nm~50nm、0.1μm~0.5μm和1.0μm~5.0μm。3.根据权利要求1所述的一种WC
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Co
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Cu
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稀土耐磨耐蚀涂层材料，其特征在于：所述有机抗氧化剂为D
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异抗坏血酸。4.根据权利要求1所述的一种WC
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Co
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Cu
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稀土耐磨耐蚀涂层材料，其特征在于：所述粘接剂为碳含量低于0.25%的低碳钢。5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐军，张新发，薛艳，黄超，吴保玉，李世勇，郭亮，陈怀兵，张军峰，曲先伟，梁宏伟，
申请(专利权)人：中国石油集团川庆钻探工程有限公司，
类型：发明
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