中国粉体网讯 采用热喷涂技术制备WC/Co基金属陶瓷涂层是目前材料表面与工程领域研究的热点。利用热喷涂技术制备碳化钨/钴金属陶瓷涂层，涂层和基体选择范围广，涂层厚度变化范围广，沉积效率高，涂层耐磨性能优异。
热喷涂技术制备的涂层与结构性能很大程度上取决于制备粉末的原料形态、注入原料的能量流以及喷涂工艺条件。事实上，粉末原料的形态和粒径分布与制备工艺有关。近年来，WC基热喷涂粉末经超音速火焰（HVOF）制备高硬度、高耐磨的致密涂层而成为最有望取代电镀硬铬镀层的涂层，特别是WC-Co涂层已被用来取代电镀硬铬镀层。
（a）均匀分布Co的WC-7Co 复合粉末；（b）球化Co粉
WC-Co复合粉末的制备技术
WC-Co复合粉末制备方法较多，用于超音速火焰喷涂的WC基粉末由于制备工艺的不同，粉末形貌从球形到不规则或块状的变化。当前比较流行的方法是直接制取复合粉，利用流化床内介质流态化的特性，使化学均匀的钨钴复合物在流化床内连续地还原碳化，最终获得粒度细小、分布均匀的WC-Co复合粉末。WC/Co基粉末制备方法可分为固相法、气相法和液相法以及它们之间的组合(如气固相法)，其中有代表性的有等离子体法、气相渗碳法、共沉淀法、机械合金法以及热化学合成法（喷雾干燥法）等。但是所制备出的复合粉末颗粒粒径小，表面积大，粉末流动性极低及振实性差，易造成粉末堵塞枪管；且没有足够的惯性，不利于沉积在基体表面。必须将粉末团聚成15～l00μm的微米级粉末，才能用作热喷涂粉末。通常需采用一些加工方法如：烧结破碎法、团聚烧结法、混合法、包覆法和熔融破碎法等将粉末团聚成适合热喷涂的粒度要求。
烧结破碎法制备的粉末一般为多棱角不规则形状，具有较光滑的表面，较高的合金化程度，较致密的颗粒内部结构特征，大量的WC颗粒分布在粘结相中，单个WC颗粒同粘结相结合好。
熔融破碎法是将不同的粉末混合后在专门的加热炉中熔化，冷却后的烧结块采用各种破碎机破碎，这种方法制备的粉末具有致密、块状、多棱角的特点，比烧结破碎法制备的粉末破碎要困难得多。
团结烧结法制备的粉末形貌规则，它是利用喷雾干燥技术将团聚粉末制备成自悬浮液，经喷雾干燥，烧结成团聚颗粒，这样获得的粉末形貌接近球形，表面粗糙多孔，粒度分布窄，流动性好。但是制备金属陶瓷如WC-Co其悬浮液非常困难，因为WC-Co的密度高以及组成颗粒间酸碱性不同。
包覆法通常采用的是机械融合法将不同粒径的原始粉末充分混合后加热，其间低熔点的材料被加热到塑性状态（甚至在某些情况下熔化），而高熔点的材料则不熔化，然后机械混合使得这两种粉末焊在一起。这种方法制备的复合粉具有壳核结构，颗粒的强度和韧性好。
混合法制备的WC/Co粉末是由WC和Co二相构成，WC颗粒由钴疏松的集合在一起。
对于WC/Co基热喷涂粉末的制备报道还较少，特别是添加Cr元素的WC-CoCr粉末的制备技术的报道更少，国内外都只有少数几家公司生产该类产品。由于在Co粘结相中添加适量的金属Cr可显著提高涂层的耐腐蚀性能和抗氧化性能，综合性能优异，可取代有毒害的电镀硬铬，使得其应用领域越来越广泛，越来越受到行业重视。目前在国内大都采用烧结破碎和团聚烧结法制粉。
国内的北京矿冶研究总院自主生产了WC-10Co4Cr粉，牌号KF-63，为团聚烧结型粉末，流动性为12.8s·50g-1，松装密度达到5.7g·cm-3。自贡硬质合金有限公司的石建华通过压力喷雾方式对原料粉末制粒，再经烧结致密化，采用气流分级技术获得了粒度适合热喷涂的WC-Co团聚烧结粉。其混合料化学成分、金相检验，未发现不均匀现象。国外Sulzer Metco以及H.C.Starck公司同类产品牌号则较多也较全。
随着纳米技术的发展与成熟，WC-Co粉末制备也朝向纳米方向发展。
纳米WC-Co粉末的制备
1989年美国Rutgers大学率先研制出纳米结构硬质合金及其生产工艺，并于同年申请了美国专利(No.433742)。1990年Nanodyne公司与Exxon和Rutgers大学合作，开发出了具有纳米结构的陶瓷-金属复合材料，申请了多项专利，并于1999年建成年产500t的生产厂。
我国对纳米WC-Co材料及其生产工艺的研究要晚一些。1995年9月，中国科学院固体物理研究所的彭子飞、张立德申请的“尺寸可控纳米碳化钨的制备方法”(申请号：95112712.8)应该是我国在纳米WC-Co领域取得的第一份专利。
目前对于纳米晶WC-Co复合材料的制备，国内外研究者进行了一些研究，国内外研究者进行了一些研究，超细、纳米WC-Co复合材料的制备方法主要有喷雾转换法（SCP）、化学沉淀法、等离子体法、真空碳还原法、溶胶-凝胶法、气相碳化法、机械合金化法等。
国内众多学者做过大量的研究，开发出多种制备超细纳米WC-Co复合材料的方法。使用最多也最为常见的是机械合金化方法，如上海大学马学鸣项目组利用机械合金化技术直接由W、C、Co粉制备出11.3nm的WC-Co粉末，但该方法难于规模化、稳定的制备超细纳米WC-Co粉体材料。
国外，美国Nanodyne公司已用纳米晶WC-Co复合粉末成功地制作印刷电路板钻用的微型钻头，而且磨损实验表明：采用纳米WC-Co复合粉制备的钻头的磨损率比标准微晶钻头低30-40%，其寿命约为标准钻头的2.9倍。其纳米复合粉末专利技术已达到规模生产水平。
来源：
向锦涛：WC/Co基热喷涂粉末与涂层制备及其性能的研究
杨在志等：纳米WC-Co复合粉的制备技术及研究现状
吕健：喷雾干燥、低温还原碳化法制备纳米晶WC-Co复合粉末技术
（中国粉体网编辑整理/空青）
注：图片非商业用途，存在侵权告知删除
