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本文采用超音速火焰喷涂技术，以含有纳米和微米级WC粒子的团聚烧结型双尺度WC-12Co热喷涂粉末为原料，制备高硬度、高耐磨性的WC-12Co金属陶瓷涂层。通过金相显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计和磨损试验机等对涂层的微观组织结构及其性能进行了研究。采用超音速火焰喷涂方法制备的双尺度WC-12Co涂层组织均匀、致密，具有热喷涂涂层典型的层状结构特征；涂层与基体界面结合良好，结合方式以机械结合为主，冶金结合为辅。在其他参数固定不变的情况下，以涂层显微硬度和孔隙率为指标，研究了粉末结构、丙烷流量、氧气流量、喷涂距离参数对涂层组织性能的影响，并总结了其最优工艺参数。双尺度WC-12Co涂层的孔隙率可低于1%。涂层的显微硬度值大于1000HV0.1，涂层组织的硬度无明显各向异性。孔隙率的大小与涂层硬度成反向关系。当燃气C3H8的压力和流量分别为0.6MPa、22.5L/min,助燃气O2的压力和流量为0.6MPa、225L/min，喷涂距离为300mm时，双尺度WC-12Co涂层的显微硬度为1051HV0.1，小于纳米涂层而大于微米涂层；结合强度大于68MPa；断裂韧性达到了11.3MPa*m1/2，是三种涂层中最高的，其综合力学性能优于纳米和微米涂层。超音速火焰喷涂的双尺度WC-12Co涂层主要是作为耐磨涂层使用，因此对其耐磨性能的大小和磨损机制的研究尤其重要。在干磨擦、负载15kg、对磨环转速200r/min的条件下，在1h和2h时双尺度WC-12Co涂层与对磨环磨损失重比值分别1:78和1:108，摩擦系数约为0.61。一定条件下涂层的摩擦系数随着载荷的增加有所降低。油润滑条件下的涂层摩擦系数远远低于干摩擦磨损时的系数。涂层的磨损机制为：初期为对软相金属Co的犁沟切削，然后疲劳导致WC颗粒凸起、脱落，最后以硬质的WC作为磨粒的磨粒磨损为主。在磨损过程中发生了物相转移，在涂层表面可以检测到Fe元素。