本发明涉及一种粉末冶金材料，尤其涉及一种ni基+wc等离子喷焊涂层。
背景技术：
等离子喷涂是一种材料表面强化和表面改性的技术，可以使基体表面具有耐磨、耐蚀、耐高温氧化、电绝缘、隔热、防辐射、减磨和密封等性能。等离子喷涂技术是采用由直流电驱动的等离子电弧作为热源，将陶瓷、合金、金属等材料加热到熔融或半熔融状态，并以高速喷向经过预处理的工件表面而形成附着牢固的表面层的方法。等离子喷涂亦有用于医疗用途，在人造骨骼表面喷涂一层数十微米的涂层，作为强化人造骨骼及加强其亲和力的方法。
碳化钨是一种由钨和碳组成的化合物。为黑色六方晶体，有金属光泽，硬度与金刚石相近，为电、热的良好导体。碳化钨不溶于水、盐酸和硫酸，易溶于硝酸－氢氟酸的混合酸中。纯的碳化钨易碎，若掺入少量钛、钴等金属，就能减少脆性。用作钢材切割工具的碳化钨，常加入碳化钛、碳化钽或它们的混合物，以提高抗爆能力。碳化钨的化学性质稳定。碳化钨粉应用于硬质合金生产材料。
技术实现要素：
本发明的目的是为了改善粉末合金的硬度、耐磨性，设计了一种ni基+wc等离子喷焊涂层。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
ni基+wc等离子喷焊涂层的制备原料包括：38crmoai，ni45粉末，ni55粉末，wc粉末。
ni基+wc等离子喷焊涂层的制备步骤为：将原始粉末按实验设计方案称重、配料，配好后倒入行星球磨机中进行湿磨，球磨介质为直径8mm的硬质合金球，球料比为8:1，球磨时间为40h。球磨结束后，将制得的粒料进行真空干燥，随后加入成形剂进行制粒。将制好的粉末加至万能试验机中进行压制成形，随后放真空烧结炉中进行烧结，烧结温度为1250℃，保温时间为90min。
ni基+wc等离子喷焊涂层的检测步骤为：金相分析采用key600超景深三维立体显微镜分析，热膨胀系数采用hv100型显微硬度计测定，比热容采用tc70激光热常数测试仪测定，物相分析采用dx270x射线衍射仪分析。
所述的ni基+wc等离子喷焊涂层，wc含量相同时，ni55喷焊层的显微硬度明显高于ni45喷焊层，ni55+wc粉末可用于以38crmoal为基体材料的零件的表面强化。
所述的ni基+wc等离子喷焊涂层，ni45+25％wc喷焊层的硬度在以ni45为基的3种合金粉末试样中处居中水平，既保证了一定的硬度，同时又不会对其他零部件产生过大的磨损，其热膨胀系数也居中，且与基体的热膨胀系数很接近，能有效减少热应力的产生，其热导率属于居中水平，保证了一定的导热性能。
所述的ni基+wc等离子喷焊涂层，ni45+25％wc的强化层硬度、热物性参数等综合性能良好，达到了对柴油发动机缸套内壁进行强化的效果，可对以38crmoai为基体材料的发动机缸套进行修复及强化。
本发明的有益效果是：
采用38crmoai，ni45粉末，ni55粉末，wc粉末为原料，经过配料、球磨、干燥、制粒、成形、烧结工艺成功制备了具有优异力学性能的ni基+wc等离子喷焊涂层。其中，ni55喷焊层的显微硬度明显高于ni45喷焊层，保证了一定的硬度，同时又不会对其他零部件产生过大的磨损，其热膨胀系数也居中，且与基体的热膨胀系数很接近，能有效减少热应力的产生，其热导率属于居中水平，保证了一定的导热性能。所制得的ni基+wc等离子喷焊涂层，其硬度、致密化程度、抗弯强度都得到大幅提升。本发明能够为制备高性能的等离子喷焊涂层提供一种新的生产工艺。
具体实施方式
实施案例1：
ni基+wc等离子喷焊涂层的制备原料包括：38crmoai，ni45粉末，ni55粉末，wc粉末。ni基+wc等离子喷焊涂层的制备步骤为：将原始粉末按实验设计方案称重、配料，配好后倒入行星球磨机中进行湿磨，球磨介质为直径8mm的硬质合金球，球料比为8:1，球磨时间为40h。球磨结束后，将制得的粒料进行真空干燥，随后加入成形剂进行制粒。将制好的粉末加至万能试验机中进行压制成形，随后放真空烧结炉中进行烧结，烧结温度为1250℃，保温时间为90min。ni基+wc等离子喷焊涂层的检测步骤为：金相分析采用key600超景深三维立体显微镜分析，热膨胀系数采用hv100型显微硬度计测定，比热容采用tc70激光热常数测试仪测定，物相分析采用dx270x射线衍射仪分析。
实施案例2：
焊表面较为光整。试样间并没有明显的区别。焊层的切面处均匀致密，焊层达到一定的厚度，与基体形成了良好的冶金结合，有效地改善了表面性能。堆焊层和基体之问有一条细的平面晶带，平面晶带的存在证明焊层与基体之间形成了良好的冶金结合。焊层在结合处存在明显的模糊状态，有相互的渗透现象产生，在进行等离子堆焊过程中，呈液态的焊层的高温致使基材表面融化，从而造成这种边界模糊的状态。堆焊层与基体形成约1mm厚的冶金结合层，其结合强度高达500mpa，具有抗冲击性能良好、耐磨、耐腐蚀的特征。堆焊层截面致密，无明显的孔隙和裂纹。
实施案例3：
在热扩散方面，要求覆层具有良好的热传导性。粉末的热膨胀系数基本上都在12.00～13.00之间，与基体的热膨胀系数较为接近，焊层与基体问在300℃时的热应力可以忽略。堆焊层主要由wc、feni、co及crnial组成。wc为主要强化相，可以大大提高堆焊层的硬度及耐磨性。feni及crnial为堆焊时形成的固溶体化合物。在ni基自熔性合金粉末中co的质量分数达到10％，在堆焊层中有大量的co，co同样是强化相，可以提高焊层的强度及耐磨性，同时起到细化堆焊层晶粒的效果。
实施案例4：
堆焊时单侧温度很高，在冷却过程中各部分的冷却速度也不同，自焊层表面至基体冷却速度逐渐减小，焊层表面冷却速度最快，形核率高，形成了树枝晶。随着冷却速度的降低，晶核生长受限，形成了大致垂直于基体界面的柱状晶。而在结合层中细密的晶体组织产生了较大的变化，析出了大量弥散细小的强化相质点，使焊层中的细晶又产生了一定的弥散强化效果，并且渗透进了基体，保证了一定的结合强度。
实施案例5：
在wc配比成分相同的情况下，当粘结剂选用ni55时，焊层具备较厚的硬度保持距离，同时其堆焊层的显微硬度明显高于ni45焊层，尤其在25％wc配比中，ni55高出ni45将近30hv。各堆焊层的平均显微硬度都高于500hv，个别甚至高达1400hv以上，明显高于基体的硬度200hv，显然能够提高缸套材料的耐磨性。然而随着wc比例的增高，其配比材料的强化层均匀性受到影响，反而不利于强化层的适应性要求，故添加35％wc的两种粉末并不是理想的配比，而添加25％wc的两种粉末的硬度虽略低，但综合性能更高，同时硬度又高于添加15％wc的两种粉末。