一种热辐射原位制备VC涂层的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102877021A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102877021A(43)申请公布日2013.01.16(21)申请号201210380527.2(22)申请日2012.10.10(71)申请人常州大学地址213164江苏省常州市武进区滆湖路1号常州大学(72)发明人孔德军付贵忠王文昌蔡金龙张垒叶存冬吴永忠龙丹(74)专利代理机构南京经纬专利商标代理有限公司32200代理人楼高潮(51)Int.Cl.C23C10/24(2006.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书22页页附图附图33页(54)发明名称一种热辐射原位制备VC涂层的方法(57)摘要本发明涉及热辐射处理，具体指一种热辐射原位制备VC涂层的方法，在模具钢和工具钢表面原位制备超硬VC（碳化钒）涂层，属于先进材料制备领域。制备方法为：热辐射处理的盐浴成分质量百分比：85%的基盐-无水硼砂、3%FeSi45、9%FeV50和3%NaF，先用无水硼砂基盐启动盐炉，加热至750℃左右，等基盐完全熔化后，再将供钒剂、活化剂和还原剂按上的比例混合均匀后，加入到熔化的基盐中，然后将其组成的盐浴加热至1200-1250℃，再将模具钢或工具钢的试样放入盐浴中，保温6h，取出后取出在油中淬火，180~200℃低温回火2h或在100℃的水中煮沸6h后，去除试样表面的基盐，即可获得VC涂层。CN10287ACN102877021A权利要求书1/1页1.一种热辐射原位制备VC涂层的方法，热辐射处理的盐浴成分质量百分比：85%的基盐-无水硼砂、3%FeSi45、9%FeV50和3%NaF，先用无水硼砂基盐启动盐炉，加热至750℃左右，等基盐完全熔化后，再将供钒剂、活化剂和还原剂按上的比例混合均匀后，加入到熔化的基盐中，然后将其组成的盐浴加热至1200-1250℃，再将模具钢或工具钢的试样放入盐浴中，保温6h，其特征在于：保温后，在100℃的水中煮沸6h后，去除试样表面的基盐，即可获得VC涂层。2.如权利要求1所述的一种热辐射原位制备VC涂层的方法，其特征在于：所述的盐炉为工业电阻炉，最高加热温度1300℃，控温精度±5℃。2CN102877021A说明书1/2页一种热辐射原位制备VC涂层的方法技术领域[0001]本发明涉及热辐射处理，具体指一种热辐射原位制备VC涂层的方法，在模具钢和工具钢表面原位制备超硬VC（碳化钒）涂层，属于先进材料制备领域。背景技术[0002]热辐射处理是将无水硼砂基盐、FeSi45和FeV50通过1200℃以上的高温形成盐浴，然后将工件放入盐浴中，使盐浴中的V原子与基体钢表面的C原子发生置换，然后在基体表面原位生长VC涂层，其显微硬度达到3200HV以上，可以提高模具钢和工具钢的耐磨性和抗咬合性能，解决表面拉伤问题，适应拉伸模具和工具的耐磨性、耐久性和抗拉伤要求。[0003]本发明专利利用热辐射技术通过供钒剂FeV50提供活性V原子与基体钢中C原子相互扩散原位制备了VC涂层，其界面结合方式为冶金结合，提高了涂层结合强度，适用于模具钢和工具钢表面改性处理。发明内容[0004]本发明试验采用的设备为有工业电阻炉，最高加热温度1300℃，控温精度±5℃。制备方法为：热辐射处理的盐浴成分质量百分比：85%的基盐-无水硼砂、3%FeSi45、9%FeV50和3%NaF，先用无水硼砂基盐启动盐炉，加热至750℃左右，等基盐完全熔化后，再将供钒剂、活化剂和还原剂按上的比例混合均匀后，加入到熔化的基盐中，然后将其组成的盐浴加热至1200-1250℃，再将模具钢或工具钢的试样放入盐浴中，保温6h，取出后取出在油中淬火，180~200℃低温回火2h或在100℃的水中煮沸6h后，去除试样表面的基盐，即可获得VC涂层。[0005]通过盐浴中供钒剂FeV50提供活性V原子与基体钢中C原子在基体表面相互扩散原位生成VC涂层，在1200℃高温作用下FeV50中活性V原子首先吸附在基材表面，并溶入基材奥氏体中，形成置换式固溶体，降低了C原子在奥氏体中溶解度，其多余的C原子将不断地从奥氏体中脱溶，与盐浴中V原子反应在基材表面形成VC涂层；随着基材中C原子不断地向其钢表面扩散，与V原子反应，VC涂层厚度不断增加，宏观表现为涂层厚度随着TD处理时间增加而增加；VC涂层的增长速度主要取决于在碳化物涂层中的，涂层生长速度与其厚度成反比，即在涂层生长初期，涂层生长速度很快，随着涂层厚度增大，C原子扩散速度受到抑制，涂层生长速度逐渐减慢，涂层生长越来越困难；因此，TD处理获得的VC涂层有一个合理的厚度范围。附图说明[0006]图1为V、C原子在结合界面相互扩散过程；图2VC涂层在基材表面的形成过程；图3结合界面能谱分析；图4VC涂层表面-界面形貌；