【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于钢材表面处理，具体涉及一种粉体传输用钢表面铝钒共渗耐磨耐蚀涂层和制备方法。
技术介绍
1、随着新能源、精细化学化工、粉末冶金等产业的快速发展，加快产能升级与实现自动化控制成为当务之急，加之智慧工厂或智能产线对产品一致性、生产效率要求提升，粉体高速传输是现代智能工厂的重要部分。在粉体高速搅拌、高速传输过程中，粉末或其浆料对钢罐体、钢管道进行快速冲击或持续腐蚀，一方面易使钢材快速磨损失效、腐蚀失效，另一方面易导致粉末中引入钢铁粉末杂质。总之，在这些服役环境中，钢罐体、钢管道常常受到腐蚀性液体、粉体运输以及高温金属液体的腐蚀与冲刷磨损，严重降低了钢管的使用寿命，需要花费大量的人力和物力进行维修更换。因此，如何提高钢罐体、钢管道等钢材表面的耐磨、耐蚀性能是一个持久且必要的课题。
2、对钢材进行表面处理被认为是提高强度和耐磨损性能的有效途径，目前针对钢材的表面处理主要包括有电镀、渗铸、热喷涂等，但目前这些方法均存在涂层硬度较低、均匀性较差以及易于脱落等问题。例如采用热喷涂方式在钢材表面喷涂一层铬或镍等合金粉末作为耐磨耐蚀涂层，虽然涂层制备方式简单，但金属涂层易在水中形成原电池，加剧局部腐蚀，同时，喷涂的铬、镍涂层硬度较低，抗磨性能较差，耐粉末冲刷能力难以达到要求，且涂层对钢材的保护年限较短。而高温热扩散盐浴法，是一种在钢材表面制备涂层的方法，相较于物理气相沉积(pvd)、化学气相沉积(cvd)、激光表面处理、表面镀金属、渗碳、渗氮等其他表面处理方式，高温热扩散盐浴法处理后的涂层拥有更高的硬度、更好的耐磨性能，同时
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是提供一种粉体传输用钢表面铝钒共渗耐磨耐蚀涂层和制备方法，本专利技术的涂层具有良好的耐磨耐蚀性能。
2、本专利技术实施例提供一种粉体传输用钢表面铝钒共渗耐磨耐蚀涂料，包括如下重量百分含量原料，na2b4o760.2~73.7%，na3alf65~8%，al粉 7~10%，naf 3~5%，助熔剂nacl 1-3%，v2o510~13%，ceo20.3~0.8%。
3、优选的，包括如下重量百分含量原料，na2b4o766~67%，na3alf66~7%，al粉 8~9%，naf4~4.5%，助熔剂nacl 1.5-2%，v2o511.7~12.6%，ceo20.3~0.4%。
4、本专利技术提供一种粉体传输用钢表面铝钒共渗耐磨耐蚀涂层，采用所述的粉体传输用钢表面铝钒共渗耐磨耐蚀涂料，通过高温热扩散盐浴法得到，涂层的厚度为20-50μm，涂层内部无孔隙、明显裂纹等缺陷且与钢基材呈现冶金结合。
5、本专利技术提供一种所述的粉体传输用钢表面铝钒共渗耐磨耐蚀涂层的制备方法，包括如下步骤，将待加工件置于盐浴剂中保温一段时间（一般为2-4h），所述盐浴剂为na2b4o7、na3alf6、al粉、naf和助熔剂nacl的混合物，所述盐浴剂的温度为800-880℃；然后添加v2o5和ceo2，升温至880-940℃（保温时间为4-8h），进行高温热扩散盐浴渗钒处理，得到粉体传输用钢表面铝钒共渗耐磨耐蚀涂层。
6、优选的，所述待加工件为去除油污和氧化层的钢基材。去除的方式一般为对钢基材表面用金相砂纸进行打磨，其目的在于去除表面油污和氧化层，随后用酒精清洗吹干。
7、优选的，所述钢基材包括但不限于碳钢、高速钢或45#钢。
8、优选的，所述盐浴剂的温度为850-870℃，添加v2o5和ceo2后，升温至930-940℃。
9、优选的，待加工件置于盐浴剂前，对待加工件进行预热，预热的温度为400-500℃，保温时间为30min。待加工件置于盐浴剂前，盐浴剂在800-880℃保温一段时间，一般为1-2h。
10、优选的，待加工件置于盐浴剂中保温过程中，以及进行高温热扩散盐浴渗钒处理时，对盐浴剂进行搅拌，确保涂层的均匀性。
11、优选的，升温至880-940℃的升温速度为2℃/min。
12、本专利技术的相关反应方程式如下：
13、2al＋12f－+3(1.1)
14、3＋2fe=2fe（al）＋12f－＋(1.2)
15、(1.3)
16、(1.4)
17、(1.5)
18、采用高温热扩散盐浴法在钢材表面制备铝钒共渗复合涂层。首先，na2b4o7、na3alf6、al、naf和助熔剂nacl经过加热熔化后，熔融的na3alf6、naf和al之间发生反应（1.1）和反应（1.2），原子al与al3＋离子反应生成的al1＋活性离子吸附到基体材料表面，然后向内部扩散形成渗铝层。
19、当加入v2o5和催渗剂ceo2时，硼砂作为活性金属原子存在和传输的载体，而在熔融状态下，硼砂会发生分解反应（1.3），生成偏硼酸钠和硼酐，然后由al作为还原剂发生反应（1.4）将v2o5中的v元素还原出来，扩散进入钢材表面沉积；与此同时，钢基体的游离碳沿着渗铝形成的扩散通道，与活性钒原子发生反应（1.5）形成碳化钒层。
20、外层高硬度碳化钒层显著提高了钢材的耐磨性能，而内层铝化物层使得钢材具有优越的耐蚀性能，因此该涂层方案既提高了钢材的耐腐蚀性能，也提升了钢材的耐磨损性能。
21、本专利技术的有益效果是，本专利技术的基于钢材表面利用高温热扩散盐浴法制备铝钒共渗复合涂层，克服了先进表面处理方式如物理气相沉积(pvd)、化学气相沉积(cvd)等成本高、尺寸小、内腔难施镀等问题，克服了传统表面处理方式如电镀、热喷涂等存在的涂层硬度较低、均匀性较差以及易于脱落等问题，同时，在钢材表面制备的铝钒共渗复合涂层不仅具有出色的耐蚀性能，也具有优异的耐磨性能，解决了单一功能涂层难以兼顾耐磨、耐蚀和耐粉体冲刷等性能，有效提升了粉体传输用钢的使用寿命，并且该方法工艺简单，能满足多种实际生产需求，具有广阔的工业化应用前景。
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1. 一种粉体传输用钢表面铝钒共渗耐磨耐蚀涂料，其特征是，包括如下重量百分含量原料，Na2B4O7 60.2~73.7%，Na3AlF6 5~8%，Al粉 7~10%，NaF 3~5%，助熔剂NaCl 1-3%，V2O510~13%，CeO2 0.3~0.8%。
2. 如权利要求1所述的粉体传输用钢表面铝钒共渗耐磨耐蚀涂料，其特征是，包括如下重量百分含量原料，Na2B4O7 66~67%，Na3AlF6 6~7%，Al粉 8~9%，NaF 4~4.5%，助熔剂NaCl1.5-2%，V2O5 11.7~12.6%，CeO2 0.3~0.4%。
3.一种粉体传输用钢表面铝钒共渗耐磨耐蚀涂层，其特征是，采用如权利要求1或2所述的粉体传输用钢表面铝钒共渗耐磨耐蚀涂料，通过高温热扩散盐浴法得到。
4.一种如权利要求3所述的粉体传输用钢表面铝钒共渗耐磨耐蚀涂层的制备方法，其特征是，包括如下步骤，将待加工件置于盐浴剂中保温一段时间，所述盐浴剂为Na2B4O7、Na3AlF6、Al粉、NaF和助熔剂NaCl的混合物，所述盐浴剂的温度为800-880℃；然后添加
5.如权利要求4所述的制备方法，其特征是，所述待加工件为去除油污和氧化层的钢基材。
6.如权利要求5所述的制备方法，其特征是，所述钢基材包括但不限于碳钢、高速钢或45#钢。
7.如权利要求4-6任一项所述的制备方法，其特征是，所述盐浴剂的温度为850-870℃，添加V2O5和CeO2后，升温至930-940℃。
8.如权利要求4-6任一项所述的制备方法，其特征是，待加工件置于盐浴剂前，对待加工件进行预热，预热的温度为400-500℃。
9.如权利要求4-6任一项所述的制备方法，其特征是，待加工件置于盐浴剂中保温过程中，以及进行高温热扩散盐浴渗钒处理时，对盐浴剂进行搅拌，确保涂层的均匀性。
10.如权利要求4-6任一项所述的制备方法，其特征是，升温至880-940℃的升温速度为2℃/min。
...【技术特征摘要】
1. 一种粉体传输用钢表面铝钒共渗耐磨耐蚀涂料，其特征是，包括如下重量百分含量原料，na2b4o7 60.2~73.7%，na3alf6 5~8%，al粉 7~10%，naf 3~5%，助熔剂nacl 1-3%，v2o510~13%，ceo2 0.3~0.8%。
2. 如权利要求1所述的粉体传输用钢表面铝钒共渗耐磨耐蚀涂料，其特征是，包括如下重量百分含量原料，na2b4o7 66~67%，na3alf6 6~7%，al粉 8~9%，naf 4~4.5%，助熔剂nacl1.5-2%，v2o5 11.7~12.6%，ceo2 0.3~0.4%。
3.一种粉体传输用钢表面铝钒共渗耐磨耐蚀涂层，其特征是，采用如权利要求1或2所述的粉体传输用钢表面铝钒共渗耐磨耐蚀涂料，通过高温热扩散盐浴法得到。
4.一种如权利要求3所述的粉体传输用钢表面铝钒共渗耐磨耐蚀涂层的制备方法，其特征是，包括如下步骤，将待加工件置于盐浴剂中保温一段时间，所述盐浴剂为na2b4o7、na3alf6、al粉、naf和助熔剂nacl...
【专利技术属性】
技术研发人员：李林波，段臻，王向涛，袁键礼，蔡圳阳，刘赛男，
申请(专利权)人：广东智子智能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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