本發(fā)明涉及一種鋼件超硬化表面處理工藝，屬于金屬材料表面處理領域。

背景技術：

表面硬化法是指通過適當?shù)姆椒ㄊ沽慵谋韺佑不慵男牟咳匀痪哂袕婍g性的處理。常用的表面硬化處理方法主要有滲碳、氮化、硬質陽極氧化、鍍層、表面淬火、滲金屬等。

通過在零件表面鍍一層具有較高硬度的金屬或無機物，可以達到提高表面硬度的方法，如鍍鉻。鍍鉻層具有很高的硬度，根據鍍液成分和工藝條件不同，其硬度可在很大范圍400～1200HV內變化。鍍鉻層有較好的耐熱性和很好的耐磨性。隨著材料學的發(fā)展，在涂層中增加硬質陶瓷相以進一步提高合金零件表面的硬度越來越受到關注，其中，最為常見的涂層材料為WC。

WC粉體本身的性質，如粒度，分散性等均決定了鍍層的性能。而目前國內所用WC粉體多依賴于進口，成本較高。

技術實現(xiàn)要素：

為解決上述技術問題，本發(fā)明的目的是提供一種鋼件超硬化表面處理工藝，具體為一種利用真空熔覆法在鋼件上熔覆WC復合涂層的工藝。

鋼件超硬化表面處理工藝，所述工藝為利用真空熔覆法在鐵基合金上熔覆WC復合涂層的工藝，所述方法工藝步驟如下：

(1)涂層材料制備：將WC粉體、TiC粉體、ZrC粉體、Co粉體按質量比為1:0.2～0.4:0.1～0.3:0.08～0.2的比例混合，將混合后的粉料置于球磨機中，于300～360r/min的速度球磨至少2h，球磨介質為無水乙醇；將球磨后的粉料置于感應等離子體粉末裝置中進行球化處理，具體條件為：功率40～60kW，噴粉速率為75～150g/min，載氣氬氣的流速為25～60L/min，獲得球形復合涂層材料；

(2)噴涂處理：將步驟(1)所得球形復合涂層材料烘干后與納米Fe粉體按質量比為1:0.5～1.2進行混合，將混合后的粉體涂覆于鋼件表面，并將鋼件置于真空爐中進行燒結，燒結條件為：溫度1200～1350℃，真空度低于1×10^-3Pa，時間5～30min。

本發(fā)明所述感應等離子體粉末裝置和真空爐均可商業(yè)購得。

進一步地，所述步驟(1)所得球形復合涂層材料為球形顆粒，平均粒徑為25～60微米。

進一步地，所述步驟(1)中所述WC粉體、TiC粉體、ZrC粉體、Co粉體的總重量與無水乙醇的比為1g：0.2～5mL。

本發(fā)明一個優(yōu)選的技術方案為：

鋼件超硬化表面處理工藝，所述工藝為利用真空熔覆法在鐵基合金上熔覆WC復合涂層的工藝，所述方法工藝步驟如下：

(1)涂層材料制備：將WC粉體、TiC粉體、ZrC粉體、Co粉體按質量比為1:0.2:0.25:0.08的比例混合，將混合后的粉料置于球磨機中，于300～360r/min的速度球磨至少2h，球磨介質為無水乙醇；將球磨后的粉料置于感應等離子體粉末裝置中進行球化處理，具體條件為：功率60kW，噴粉速率為100g/min，載氣氬氣的流速為35L/min，獲得球形復合涂層材料；

(2)噴涂處理：將步驟(1)所得球形復合涂層材料烘干后與納米Fe粉體按質量比為1:0.5進行混合，將混合后的粉體涂覆于鋼件表面，并將鋼件置于真空爐中進行燒結，燒結條件為：溫度120℃，真空度低于1×10^-3Pa，時間10min。

本發(fā)明另一個優(yōu)選的技術方案為：

鋼件超硬化表面處理工藝，所述工藝為利用真空熔覆法在鐵基合金上熔覆WC復合涂層的工藝，所述方法工藝步驟如下：

(1)涂層材料制備：將WC粉體、TiC粉體、ZrC粉體、Co粉體按質量比為1:0.2～0.4:0.1～0.3:0.08～0.2的比例混合，將混合后的粉料置于球磨機中，于300～360r/min的速度球磨至少2h，球磨介質為無水乙醇；將球磨后的粉料置于感應等離子體粉末裝置中進行球化處理，具體條件為：功率55kW，噴粉速率為120g/min，載氣氬氣的流速為40L/min，獲得球形復合涂層材料；

(2)噴涂處理：將步驟(1)所得球形復合涂層材料烘干后與納米Fe粉體按質量比為1:1.2進行混合，將混合后的粉體涂覆于鋼件表面，并將鋼件置于真空爐中進行燒結，燒結條件為：溫度1250℃，真空度低于1×10^-3Pa，時間5min。

本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明提供了一種利用真空熔覆法在鐵基合金上熔覆WC復合涂層的工藝，本發(fā)明所述方法首先制備復合涂層涂料，使其預先形成分散度好、顆粒粒徑均勻且強度高、耐磨性強的粉體原料；然后利用真空熔覆法將所獲得球形原料熔覆于鋼件表面，獲得具有表面硬度高的鋼件。

具體實施方式

下述非限制性實施例可以使本領域的普通技術人員更全面地理解本發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā)明。

下述實施例中所述試驗方法，如無特殊說明，均為常規(guī)方法；所述試劑和材料，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑獲得。

實施例1

鋼件超硬化表面處理工藝，所述工藝為利用真空熔覆法在鐵基合金上熔覆WC復合涂層的工藝，所述方法工藝步驟如下：

(1)涂層材料制備：將WC粉體、TiC粉體、ZrC粉體、Co粉體按質量比為1:0.2:0.25:0.08的比例混合，將混合后的粉料置于球磨機中，于300r/min的速度球磨2h，球磨介質為無水乙醇；將球磨后的粉料置于感應等離子體粉末裝置中進行球化處理，具體條件為：功率60kW，噴粉速率為100g/min，載氣氬氣的流速為35L/min，獲得球形復合涂層材料；所得球形復合涂層材料為球形顆粒，平均粒徑為25～60微米；所述WC粉體、TiC粉體、ZrC粉體、Co粉體的總重量與無水乙醇的比為1g：0.5mL。

(2)噴涂處理：將步驟(1)所得球形復合涂層材料烘干后與納米Fe粉體按質量比為1:0.5進行混合，將混合后的粉體涂覆于鋼件表面，并將鋼件置于真空爐中進行燒結，燒結條件為：溫度120℃，真空度低于1×10^-3Pa，時間10min。

所得鋼件表面的硬度提高了89％。

實施例2

鋼件超硬化表面處理工藝，所述工藝為利用真空熔覆法在鐵基合金上熔覆WC復合涂層的工藝，所述方法工藝步驟如下：

(1)涂層材料制備：將WC粉體、TiC粉體、ZrC粉體、Co粉體按質量比為1:0.4:0.1:0.08的比例混合，將混合后的粉料置于球磨機中，于360r/min的速度球磨2h，球磨介質為無水乙醇；將球磨后的粉料置于感應等離子體粉末裝置中進行球化處理，具體條件為：功率55kW，噴粉速率為120g/min，載氣氬氣的流速為40L/min，獲得球形復合涂層材料；所得球形復合涂層材料為球形顆粒，平均粒徑為25～60微米；所述WC粉體、TiC粉體、ZrC粉體、Co粉體的總重量與無水乙醇的比為1g：0.75mL。

(2)噴涂處理：將步驟(1)所得球形復合涂層材料烘干后與納米Fe粉體按質量比為1:1.2進行混合，將混合后的粉體涂覆于鋼件表面，并將鋼件置于真空爐中進行燒結，燒結條件為：溫度1250℃，真空度低于1×10^-3Pa，時間5min。

所得鋼件表面的硬度提高了63％。