[發明專利]一種碳化釩梯度復合涂層及其制備方法

有效

• 申請號: 201811149879.0
• 申請日: 2018-09-29
• 公開（公告）號: CN109055685B
• 公開（公告）日: 2020-01-07
• 發明（設計）人: 葉芳霞
• 申請（專利權）人: 西安文理學院
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10
• 代理公司: 61200 西安通大專利代理有限責任公司
• 代理人: 姚詠華

1.一種制備梯度復合涂層的方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)將基體表面除銹后，依次酸洗、打磨和酒精或丙酮超聲清洗，所述基體為低碳鋼或低碳合金鋼；

2)將除銹清洗后的低碳鋼或低碳合金鋼表面涂覆一層增碳劑，所述增碳劑用酒精或丙酮調至糊狀后涂敷在所述基體表面；

3)再在其上涂覆一層保溫涂層；其中，保溫涂層的厚度為1-2mm；

4)將步驟3)中涂覆有保溫涂層的所述基體放入高頻感應器中進行表層增碳處理，表層增碳的溫度控制在900-950℃之間，增碳時間為24-96h；

5)將釩鐵粉均勻覆蓋在步驟4)中進行增碳處理后的所述基體上；

6)將步驟5)中的所述基體放入烘箱中于30-50℃預干燥10-30min；

7)將步驟6)中預干燥后的所述基體置于工作臺上，用二氧化碳激光器進行激光熔覆；激光熔覆的工藝參數如下：激光功率選用2000-3000W，掃描速度為5-7mm/s，光斑尺寸為10mm×2mm，多道搭接搭接率為15％-30％，熔覆層厚度控制在0.5-1.5mm；

8)將步驟7)中激光熔覆后的所述基體放入具有氣氛保護的保溫爐內進行熱處理，最后隨爐冷卻至室溫，獲得所述低碳鋼或低碳合金鋼基體表面的復合耐磨碳化釩涂層；

所述增碳劑包括石墨粉，所述石墨粉的粒度為600-1000目，純度為85-95％；厚度為0.2-1.0mm；

所述保溫涂層包括下述質量比的原料：

九水合硅酸鈉10％，去離子水30～40％，納米SiO₂2～4％，空心陶瓷微珠8～25％，硅酸鋁纖維3～9％，SiO₂氣凝膠漿料8～28％，六鈦酸鉀晶須0～2％，金紅石型TiO₂0～2，鈦溶膠0～8％。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述釩鐵粉的粒度為600-1000目，純度為40％-60％。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟8)中熱處理的工藝如下：

激光熔覆后的所述基體放入具有氣氛保護的保溫爐中從室溫升溫至1000-1180℃，升溫速度控制在7℃/min，保溫時間為3-15h；

所述熱處理過程中的保護氣為氬氣，氣體流量為4-8ml/min。

4.一種權利要求1-3任一項所述方法制備的梯度復合涂層，其特征在于，梯度復合涂層為碳化釩涂層，梯度復合涂層中第一涂層包括顆粒狀碳化釩V₈C₇、短棒狀碳化釩V₂C與基體的復合區；第二涂層包括顆粒狀碳化釩V₈C₇、菊花狀碳化釩V₄C₃與基體的復合區；第三涂層包括顆粒狀碳化釩V₈C₇與基體的復合區以及含碳量和含釩量較少的基體區，且所述第一涂層、所述第二涂層和所述第三涂層依次呈梯度分布。

5.如權利要求4所述的梯度復合涂層，其特征在于，所述第一涂層的平均厚度為34-68.32μm，顆粒狀碳化釩V₈C₇和短棒狀碳化釩V₂C占所述第一涂層體積的50-70％，晶粒尺寸為1-3μm。

6.如權利要求4所述的梯度復合涂層，其特征在于，所述第二涂層的平均厚度為266.58-523.5μm，其中顆粒狀碳化釩V₈C₇和菊花狀碳化釩V₄C₃占所述第二涂層體積的30％-50％，晶粒尺寸為3-5μm。

7.如權利要求4所述的梯度復合涂層，其特征在于，所述第三涂層的平均厚度為357-673.9μm，且顆粒狀碳化釩V₈C₇占所述第三涂層體積的10-30％，晶粒尺寸為1-3μm。

8.如權利要求4所述的梯度復合涂層，其特征在于，梯度復合涂層總厚度為657.58-1265.72μm；所述基體為低碳鋼或低碳合金鋼。