[发明专利]一种碳化钒梯度复合涂层及其制备方法

权利要求书

1.一种制备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；

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；

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％。

2.如权利要求1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％。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤8)中热处理的工艺如下：

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1000-1180℃，升温速度控制在7℃/min，保温时间为3-15h；

所述热处理过程中的保护气为氩气，气体流量为4-8ml/min。

4.一种权利要求1-3任一项所述方法制备的梯度复合涂层，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V₈C₇、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V₈C₇、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V₈C₇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。

5.如权利要求4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V₈C₇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。

6.如权利要求4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V₈C₇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。

7.如权利要求4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V₈C₇占所述第三涂层体积的10-30％，晶粒尺寸为1-3μm。

8.如权利要求4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。