一种碳化钒梯度复合涂层及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109055685A(43)申请公布日2018.12.21(21)申请号201811149879.0(22)申请日2018.09.29(71)申请人西安文理学院地址710065陕西省西安市雁塔区太白南路168号(72)发明人叶芳霞(74)专利代理机构西安通大专利代理有限责任公司61200代理人姚咏华(51)Int.Cl.C21D1/74(2006.01)C23C24/10(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图1页(54)发明名称一种碳化钒梯度复合涂层及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种碳化钒梯度复合涂层及其制备方法，将金属基体表面处理，配制增碳剂，在表面涂覆增碳剂和保温涂层，表层增碳，向金属基体表面送钒铁粉，预干燥激光扫描，多道搭接熔覆，保温，随炉冷却，得金属基体表面的复合耐磨碳化钒涂层。涂层包括颗粒状、短棒状碳化物与基体的复合区，还可进一步包括颗粒状、菊花状碳化物与基体的复合区，颗粒状二次碳化物与基体的复合区以及含碳量和含钒量较少的铁素体区，且依次呈梯度分布，可被施加于金属基体表面。本发明通过铸造得到金属基体与钒复合体，外引入外碳源，并加热、保温，在金属基体表面形成碳化物涂层，涂层与基体之间为冶金结合，结合力强，大幅度提高了金属基体表面的耐磨性能。CN109055685ACN109055685A权利要求书1/2页1.一种梯度复合涂层，其特征在于，梯度复合涂层为碳化钒涂层，梯度复合涂层中第一涂层包括颗粒状碳化钒V7C8、短棒状碳化钒V2C与基体的复合区；第二涂层包括颗粒状碳化钒V7C8、菊花状碳化钒V4C3与基体的复合区；第三涂层包括颗粒状碳化钒V7C8与基体的复合区以及含碳量和含钒量较少的基体区，且所述第一涂层、所述第二涂层和所述第三涂层依次呈梯度分布。2.如权利要求1所述的梯度复合涂层，其特征在于，所述第一涂层的平均厚度为34-68.32μm，颗粒状碳化钒V7C8和短棒状碳化钒V2C占所述第一涂层体积的50-70％，晶粒尺寸为1-3μm。3.如权利要求1所述的梯度复合涂层，其特征在于，所述第二涂层的平均厚度为266.58-523.5μm，其中颗粒状碳化钒V7C8和菊花状碳化钒V4C3占所述第二涂层体积的30％-50％，晶粒尺寸为3-5μm。4.如权利要求1所述的梯度复合涂层，其特征在于，所述第三涂层的平均厚度为357-673.9μm，且颗粒状碳化钒V7C8占所述第三涂层体积的10-30％，晶粒尺寸为1-3μm。5.如权利要求1至4中任一项所述的梯度复合涂层，其特征在于，梯度复合涂层总厚度为657.58-1265.72μm；所述基体为低碳钢或低碳合金钢。6.一种制备如权利要求1所述梯度复合涂层的方法，其特征在于，包括如下步骤：1)将基体表面除锈后，依次酸洗、打磨和酒精或丙酮超声清洗，所述基体为低碳钢或低碳合金钢；2)将除锈清洗后的低碳钢或低碳合金钢表面涂覆一层增碳剂，所述增碳剂用酒精或丙酮调至糊状后涂敷在所述基体表面；3)再在其上涂覆一层保温涂层；其中，保温涂层的厚度为1-2mm；4)将步骤3)中涂覆有保温涂层的所述基体放入高频感应器中进行表层增碳处理，表层增碳的温度控制在900-950℃之间，增碳时间为24-96h；5)将钒铁粉均匀覆盖在步骤4)中进行增碳处理后的所述基体上；6)将步骤5)中的所述基体放入烘箱中于30-50℃预干燥10-30min；7)将步骤6)中预干燥后的所述基体置于工作台上，用二氧化碳激光器进行激光熔覆；激光熔覆的工艺参数如下：激光功率选用2000-3000W，扫描速度为5-7mm/s，光斑尺寸为10mm×2mm，多道搭接搭接率为15％-30％，熔覆层厚度控制在0.5-1.5mm；8)将步骤7)中激光熔覆后的所述基体放入具有气氛保护的保温炉内进行热处理，最后随炉冷却至室温，获得所述低碳钢或低碳合金钢基体表面的复合耐磨碳化钒涂层。7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述增碳剂包括石墨粉，所述石墨粉的粒度为600-1000目，纯度为85-95％；厚度为0.2-1.0mm。8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述保温涂层包括下述质量比的原料：九水合硅酸钠10％，去离子水30～40％，纳米SiO22～4％，空心陶瓷微珠8～25％，硅酸铝纤维3～9％，SiO2气凝胶浆料8～28％，六钛酸钾晶须0～2％，金红石型TiO20～2，钛溶胶0～8％。9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述钒铁粉的粒度为600-1000目，纯度为40％-60％。10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤8)中热处理的工艺如下：2CN109055685A权利要求书2/2页激光熔覆后的所述基体放入具有气氛保护的保温炉中从室温升温至100