本发明涉及涂层制备，具体涉及一种wc-co耐磨自润滑涂层的制备方法。
背景技术：
1、任何运转机器中的机件之间要发生相对运动，当两个相互接触的机件表面作相对运动时就产生摩擦，有摩擦难免磨损，而磨损是降低机器或工具效率、精确度甚至使其报废的重要原因，也是造成金属材料损耗和能源消耗的重要原因，因此提高机件耐磨性，对节约能源、减少材料消耗、延长机件寿命具有重要意义。
2、热喷涂技术是表面工程的关键技术之一，是维修与再制造的重要手段。相对于其他材料制备技术，具有工艺简单、灵活、应用范围广等特点。现代热喷涂技术可以制备耐磨耐蚀涂层，已成功替代对环境有污染的镀硬铬工艺；也可以通过热喷涂使零件基体材料保持本有的强度和韧性的基础上制备高硬度和耐磨涂层，并取代金属材料的表面热处理和表面化学热处理。
3、为减少零件磨损延长其使用寿命，通常对零件易磨损部位如轴类零件、轴承、机匣、叶型、盘、喷口等采用热喷涂技术制备耐磨涂层，如采用等离子喷涂或超音速火焰喷涂wc-co，能够在金属基体表面形成一层坚硬而耐磨的涂层。
4、目前热喷涂用作制备wc-co耐磨涂层的技术已经较为成熟。然而，热喷涂wc-co耐磨涂层存在一些局限问题：涂层是经喷涂系统将合金粉末加热形成熔滴，熔滴随着高速气流飞速撞击基板后扁平铺展并快速凝固后堆垛而形成的，涂层呈层状、多孔隙和微裂纹等微观结构，涂层的结合强度较低，表面粗糙度较高，粗糙的涂层表面增大了摩擦副间的摩擦系数，在配对摩擦副运动过程中涂层输入热量增大，涂层内应力也随之增大，当涂层内应力大于涂层内聚强度时涂层开裂剥落，降低了涂层的耐磨性。
技术实现思路
1、针对上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种wc-co耐磨自润滑涂层及其制备方法，本发明采用热喷涂-硫化复合处理制备wc-co耐磨自润滑涂层，通过热喷涂技术在基材表面制备高硬度的涂层，但并不能明显提高涂层的耐磨性，然而对喷涂态涂层进行硫化处理后可以降低涂层的摩擦系数，改善涂层的自润滑性和热稳定性，提高涂层的耐磨性。
2、为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
3、一种wc-co耐磨自润滑涂层及其制备方法，包括以下步骤：
4、对工件基材表面采用热喷涂技术喷涂wc-co合金粉，得到喷涂态的wc-co涂层；
5、之后对喷涂态的wc-co涂层进行硫化处理，得到wc-co耐磨自润滑涂层。
6、在本发明优选的实施方式中，工件基材为金属或合金。
7、在本发明优选的实施方式中，所述热喷涂技术为等离子喷涂或超音速火焰喷涂。
8、在本发明优选的实施方式中，所述等离子喷涂工艺参数为：电流300～600a、主气ar流量30～60l/min、h2流量2～7l/min、载气ar流量4～6l/min、送粉率50～110g/min、喷涂距离90～150mm；
9、在本发明优选的实施方式中，超音速火焰喷涂工艺参数为：燃气流量30～55l/min、助燃气流量600～1000l/min、送粉率50～110g/min、喷涂距离150～350mm。
10、在本发明优选的实施方式中，所述硫化处理包括离子渗硫，气相渗硫和真空蒸发渗硫。
11、在本发明优选的实施方式中，所述离子渗硫工艺参数为：炉内真空度1.33pa，通入载气5～10％h2和90～95％ar，渗硫气氛h2s，流量100ml/min，工作真空度30pa，加热温度200～550℃，保温时间60～120min。
12、在本发明优选的实施方式中，所述气相渗硫工艺包括以下步骤：先对渗硫件表面进行活化处理，然后进行渗硫处理；其中，活化剂的配方为100～300ml/l硫酸，5～10g/l硫脲，10～30ml/l洗涤剂；渗硫气体为h2s，炉内真空度为1～10pa，加热温度为260～300℃，保温时间为60～120min。
13、在本发明优选的实施方式中，所述真空蒸发渗硫工艺渗剂成分为质量分数为100％的(nh2)2cs，炉内真空度为10-3pa，加热温度为150～500℃，保温时间为60～120min。
14、与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：
15、1、本发明考虑到目前的热喷涂wc-co耐磨涂层存在一些局限问题，热喷涂涂层在配对摩擦副运动过程中涂层输入热量增大，涂层内应力也随之增大，当涂层内应力大于涂层内聚强度时涂层开裂剥落，降低了涂层的耐磨性，因此，本发明提供一种wc-co耐磨自润滑涂层，采用热喷涂-硫化复合处理制备wc-co耐磨自润滑涂层，通过热喷涂技术在基材表面制备高硬度的涂层，但并不能明显提高涂层的耐磨性，然后对喷涂态涂层进行硫化处理后可以降低涂层摩擦系数，改善涂层的自润滑性和热稳定性，提高涂层的耐磨性，硫化并不能提高基材或涂层硬度，涂层表面硫化处理是利用硫元素与涂层中的金属元素结合形成金属硫化物，在基材表面形成一层化合物或非金属层，避免摩擦副直接接触，既降低原子结合力，又减小摩擦系数，从而减少磨损，且涂层硫化处理达到了自润滑效果，特别对高温下和不可能润滑的机件更为有效。
16、2、ws2是硫系固体润滑剂中一种重要的金属化合物类润滑剂，其具有典型的固体润滑剂的密排六方层状结构特征，见示意图1，其晶体结构为每个w原子连接两个s原子，w原子与s原子之间由强的化学键相连接，而层间s原子则由弱的分子健相连接，并且s-s层间隔较大，在摩擦过程中，层间s原子剪切强度低，在摩擦力作用下易沿s-s面滑移，在摩擦过程初期，可在润滑表面形成一层黏附很牢的转移膜，这层膜容易转移到摩擦副的对偶面，因此摩擦副间的接触界面为润滑剂与润滑剂的接触，避免金属基体的直接接触，也就避免了黏着的发生，从而保护基体材料不受磨损或少受磨损。另一方面，两个摩擦副表面的材料都出现择优取向，如图2所示，这样的择优取向能减小表面相互间的力学作用，从而使摩擦系数降低。ws2具有相对较高的纳米硬度和弹性模量，故有较好的抗变形能力，从而使耐磨性能也显著提高。另外，ws2在高温下很稳定，在摩擦热的作用下能通过缓慢氧化形成致密的氧化钨(wo2)保护层，来抑制ws2进一步氧化，并且氧化钨同样具有较低的摩擦系数，如此这般就可以保护金属表面不会发生胶合，在高速干摩擦条件下运动时能够减弱由于颗粒磨损、表面凿削和高温热烧蚀而引起的烧蚀和磨损，这些特点决定了ws2薄膜具有优异的减摩耐磨性能。ws2它不仅适用于通常条件下的润滑，而且能用于高温、高压、高真空、高负荷、辐照、有腐蚀性介质等苛刻条件下的润滑，具有广泛的应用前景。
17、3、本发明的制备方法可以提高设备的工作效率，减少对传统润滑剂的需求，降低了润滑成本和环境影响；延长设备寿命，减少停机维护时间，减少维护成本；提高设备可靠性：通过改善工件表面质量，减少了表面缺陷的出现，提高了设备的可靠性和稳定性；减少摩擦损耗，可以降低设备的能源消耗，有利于节能减排。
1.一种wc-co耐磨自润滑涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的wc-co耐磨自润滑涂层的制备方法，其特征在于，所述热喷涂技术为等离子喷涂或超音速火焰喷涂。
3.根据权利要求2所述的wc-co耐磨自润滑涂层的制备方法，其特征在于，所述等离子喷涂工艺参数为：电流300～600a、主气ar流量30～60l/min、h2流量2～7l/min、载气ar流量4～6l/min、送粉率50～110g/min、喷涂距离90～150mm。
4.根据权利要求2所述的wc-co耐磨自润滑涂层的制备方法，其特征在于，超音速火焰喷涂工艺参数为：燃气流量30～55l/min、助燃气流量600～1000l/min、送粉率50～110g/min、喷涂距离150～350mm。
5.根据权利要求1所述的wc-co耐磨自润滑涂层的制备方法，其特征在于，所述硫化处理包括离子渗硫，气相渗硫和真空蒸发渗硫。
6.根据权利要求5所述的wc-co耐磨自润滑涂层的制备方法，其特征在于，所述离子渗硫工艺参数为：炉内真空度1.33pa，通入载气5～10％h2和90～95％ar，渗硫气氛h2s，流量100ml/min，工作真空度30pa，加热温度200～550℃，保温时间60～120min。
7.根据权利要求5所述的wc-co耐磨自润滑涂层的制备方法，其特征在于，所述气相渗硫工艺包括以下步骤：先对渗硫件表面进行活化处理，然后进行渗硫处理；其中，活化剂的配方为100～300ml/l硫酸，5～10g/l硫脲和10～30ml/l洗涤剂；渗硫气体为h2s，炉内真空度为1～10pa，加热温度为260～300℃，保温时间为60～120min。
8.根据权利要求5所述的wc-co耐磨自润滑涂层的制备方法，其特征在于，所述真空蒸发渗硫工艺渗剂成分为质量分数为100％的(nh2)2cs，炉内真空度为10-3pa，加热温度为150～500℃，保温时间为60～120min。
