一种可自钝化高耐蚀Fe-VC复合激光熔覆层及其制备方法技术

本发明专利技术涉及脉冲激光熔覆领域，公开了一种可自钝化高耐蚀Fe

【技术实现步骤摘要】
一种可自钝化高耐蚀Fe
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VC复合激光熔覆层及其制备方法


[0001]本专利技术涉及脉冲激光熔覆领域，具体涉及一种可自钝化高耐蚀Fe
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VC复合激光熔覆层及其制备方法。

技术介绍

[0002]激光熔覆作为一种先进的表面改性技术，具有热影响区小、加工精度高、熔覆层组织均匀等特点，具有广阔的应用前景。激光熔覆成套设备价格不菲，熔覆材料成本成为需重点考虑的问题，制备价廉性优熔覆层成为该项技术获得广泛应用的关键。Fe基熔覆粉末价格优势明显，但其耐蚀性有待提高。VC增强Fe基复合激光熔覆层具有较佳的耐磨性，但其耐蚀性相对较差。然而，由腐蚀、磨损等行为造成了巨大的损失，提高Fe基材料的耐磨性、耐腐蚀性具有重要意义。在保证优良耐磨性能的前提下，减少依赖合金化并大幅提高材料的耐蚀性能，需开拓新途径。中国专利公开号CN111809178A公开了一种高耐蚀亚微
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纳米晶Fe基激光熔覆层及其制备方法，在基材上采用激光熔覆的方法制备熔覆层，激光熔覆采用的合金粉末由还原铁粉、钒铁粉及石墨粉组成，钒铁粉采用FeV50，合金粉末中钒碳原子摩尔比为1：1.5
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1：1.7，但该专利技术提供的熔覆层中晶粒尺度分布范围较宽，腐蚀存在不均性，同时熔覆层无钝化现象，耐腐蚀性较差。
[0003]中国专利公开号CN114807824A提供了一种低成本高性能Fe基超细晶等离子熔覆层及其制备方法，该专利技术在基材上采用等离子熔覆的方法制备熔覆层，在熔覆过程中，对基材上熔池的背面进行喷冷却水水冷。由于采用的是连续等离子熔覆，该专利技术提供的熔覆层成本低但平均晶粒尺寸相对较大，熔覆层耐蚀性尚有提升空间。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是：提供一种耐腐蚀的可自钝化高耐蚀Fe
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VC复合激光熔覆层，以及一种耐腐蚀的可自钝化高耐蚀Fe
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VC复合激光熔覆层的制备方法。
[0005]为了解决上述技术问题，一种可自钝化高耐蚀Fe
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VC复合激光熔覆层及其制备方法，包括以下步骤：
[0006]将合金粉末预置在基材表面制得预置层，然后采用脉冲激光对预置层进行熔覆，在熔覆过程中对基材熔池的背面持续的进行随动喷水冷却；所述的脉冲激光占空比为95％，激光脉冲频率为4500Hz，激光功率为850w，光斑直径2.0mm，激光扫描速度12mm/s，对熔覆点喷射的保护氩气流量为10L/min，所述的喷水冷却所用的冷却水温度为18
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20℃，冷却水流量为8.5L/min；所述的合金粉末包括还原铁粉、钒铁粉和石墨粉。
[0007]优选的，所诉的合金粉末包括：61.54wt.％还原铁粉，32.36wt.％钒铁粉，6.10wt.％石墨粉。
[0008]优选的，所述的合金粉末为梯度粒径合金粉末，还原铁粉的粒径范围为60μm
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160μm，还原铁粉的平均粒径为110μm，钒铁粉的粒径范围为20μm
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40μm，钒铁粉的平均粒径为30μm，石墨粉的粒径范围为8μm
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12μm，石墨粉的平均粒径为10μm。
[0009]优选的，所述的合金粉末中钒碳原子摩尔比为1:1.6。
[0010]优选的，包括以下步骤：先将合金粉末在V型混粉机中混合2小时，再将混合好的合金粉末通过作为粘结剂的水玻璃预置在基材表面，制得预置层。
[0011]优选的，所述的预置层厚度为0.4mm。
[0012]一种可自钝化高耐蚀Fe
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VC复合激光熔覆层，采用上述可自钝化高耐蚀Fe
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VC复合激光熔覆层的制备方法制备得到。
[0013]本专利技术的有益效果是：本专利技术在特定激光比能量条件下，在激光熔覆的同时对Fe基材进行水冷，在保障熔覆层优良耐磨性能的同时使熔覆层中的碳化钒纳米化，原位自生碳化钒98％以上的粒径可以达到纳米尺度，并使熔覆层晶粒亚微米化，使熔覆层在受到腐蚀时可以自钝化生成抗腐蚀的钝化膜，获得较高的抗腐蚀性。本专利技术制得的熔覆层耐腐蚀性与马氏不锈钢相当，与现有技术相比，本专利技术制得的熔覆层耐腐蚀性显著提高，且受到腐蚀时熔覆层表面细致且平整。
附图说明
[0014]图1为实施例制得熔覆层的上表面光学宏观形貌像；
[0015]图2为实施例制得熔覆层的横截面形貌；
[0016]图3为对照例制得熔覆层的光学显微形貌；
[0017]图4为实施例制得熔覆层的光学显微形貌；
[0018]图5为实施例制得熔覆层的高倍光学显微镜形貌；
[0019]图6为实施例制得熔覆层的扫描电镜二次电子形貌像；
[0020]图7为实施例与对照例制得熔覆层的显微硬度分布曲线，图中水冷基体熔覆层为实施例制得熔覆层，空冷基体熔覆层为对照例制得熔覆层；
[0021]图8为实施例、对照例制熔覆层与2Cr13不锈钢在3.5wt.％NaCl溶液中所测得的动电位极化曲线，图中水冷基体熔覆层为实施例制得熔覆层，空冷基体熔覆层为对照例制得熔覆层；
[0022]图9为实施例制得熔覆层的腐蚀形貌。
具体实施方式
[0023]下述实施例中所涉及的仪器、试剂、材料等，若无特别说明，均为现有技术中已有的常规仪器、试剂、材料等，可通过正规商业途径获得。下述实施例中所涉及的实验方法，检测方法等，若无特别说明，均为现有技术中已有的常规实验方法，检测方法等。
[0024]以下各实施例与对照例均采用以下步骤制备熔覆层：
[0025]先将合金粉末在V型混粉机中混合2小时，再将混合好的合金粉末通过作为粘结剂的水玻璃预置在基材表面，制得预置层，然后采用脉冲激光对预置层进行熔覆，脉冲激光熔覆的参数为：脉冲激光占空比为95％，激光脉冲频率为4500Hz，激光功率为850w，光斑直径2.0mm，激光扫描速度12mm/s，对熔覆点喷射的保护氩气流量为10L/min。
[0026]合金粉末为梯度粒径合金粉末，合金粉末包括：61.54wt.％还原铁粉，32.36wt.％钒铁粉，6.10wt.％石墨粉，合金粉末中钒碳原子摩尔比为1:1.6，还原铁粉的粒径范围为60μm
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160μm，还原铁粉的平均粒径为110μm，采用牌号为FeV50的钒铁粉，钒铁粉的粒径范围为
20μm
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40μm，钒铁粉的平均粒径为30μm，石墨粉的粒径范围为8μm
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12μm，石墨粉的平均粒径为10μm。
[0027]实施例
[0028]在熔覆过程中对基材熔池的背面持续的进行随动喷水冷却，喷水冷却所用的冷却水温度为18
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20℃，冷却水流量为8.5L/min。
[0029]对照例
[0030]与实施例的区别在于，在熔覆过程中对基材进行空气冷却，其它均相同。
[0031]参见图1，实施例制得熔覆层的上表面光学宏观形貌像，可以看出该熔覆本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可自钝化高耐蚀Fe
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VC复合激光熔覆层的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：将合金粉末预置在基材表面制得预置层，然后采用脉冲激光对预置层进行熔覆，在熔覆过程中对基材熔池的背面持续的进行随动喷水冷却；所述的脉冲激光占空比为95％，激光脉冲频率为4500Hz，激光功率为850w，光斑直径2.0mm，激光扫描速度12mm/s，对熔覆点喷射的保护氩气流量为10L/min，所述的喷水冷却所用的冷却水温度为18
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20℃，冷却水流量为8.5L/min；所述的合金粉末包括还原铁粉、钒铁粉和石墨粉。2.根据权利要求1所述的可自钝化高耐蚀Fe
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VC复合激光熔覆层的制备方法，其特征在于：所诉的合金粉末包括：61.54wt.％还原铁粉，32.36wt.％钒铁粉，6.10wt.％石墨粉。3.根据权利要求1所述的可自钝化高耐蚀Fe
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VC复合激光熔覆层的制备方法，其特征在于：所述的合金粉末为梯度粒径合金粉末，还原铁粉的粒径范围为60μm
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160μm，还原铁粉的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张辉，郭文姗，姜绍腾，陈恒，赵伟，肖光春，
申请(专利权)人：齐鲁工业大学山东省科学院，
类型：发明
国别省市：