CN105063692A - 一种Fe-V梯度材料及其制备方法 - Google Patents
一种Fe-V梯度材料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105063692A CN105063692A CN201510569210.7A CN201510569210A CN105063692A CN 105063692 A CN105063692 A CN 105063692A CN 201510569210 A CN201510569210 A CN 201510569210A CN 105063692 A CN105063692 A CN 105063692A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- gradient material
- preparation
- gradient
- layer
- steel plate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
- Prevention Of Electric Corrosion (AREA)
Abstract
本发明公开了一种Fe-V梯度材料及其制备方法,其采用NaCl-KCl-NaF作为熔盐介质、V2O3为溶质配置熔盐体系;以钢板为阴极、金属V板为阳极,在所述熔盐体系中直流脉冲电沉积,即可得到所述的Fe-V梯度材料。本方法以熔盐为介质,在直流电作用下,由V的氧化物一步电沉积制备Fe-V梯度材料;可以获得表面平整、光滑的纯V层,同时V在低碳钢基体中进行了扩散,实际获得了含纯V层的Fe-V梯度材料。本方法采用熔盐体系,组元原料易得,价格低廉,成本低,能耗少;生产流程短、操作简单,参数控制范围宽,容易实现。本方法具有梯度层形成速度快、制备时间短、梯度层厚度可随意控制、材料表面结构致密、工艺简单等特点,所得梯度材料具有良好的耐热冲击性和耐热疲劳性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种梯度材料及其制备方法,尤其是一种Fe-V梯度材料及其制备方法。
背景技术
钒具有高熔点、良好的延展性和可塑性等优点,以其非常宝贵的理化特性和机械特性被广泛地应用于现代工业中,大部分钒在黑色冶金工业中用作添加剂、合金元素,以制备特种钢。钒已成为我国研发新钢种所不可或缺的元素,我国含钒的主要钢种已达一百多种,被广泛应用于工程机械、航空、航天、汽车、高层建筑、铁道、轮船、输油(气)管道、桥梁制造等多个领域。在化学工业方面,钒的化合物作为催化剂和裂化剂,已广泛应用于硫酸制造工业、石油炼制和有机合成工业中。在有色金属合金工业方面,钒主要用于生产钒钛合金,可应用于喷气发动机的压缩机和飞机构件,固体燃料火箭、高速中子反应堆的结构材料等方面。此外,在特种玻璃、陶瓷、纺织、照相、橡胶、电池、油漆、医药等行业中也用到钒的化合物。
目前,关于Fe-V复合材料的制备方法主要有等离子喷涂法、共沉淀法和真空铸造法等。采用等离子喷涂法所制备的复合材料结合强度比较低,涂层组织不均匀、涂层孔隙率高,层间结合力低,容易剥落等,主要原因是涂层与基体以机械结合为主。采用共沉淀法所制备的复合材料制备工艺条件不易控制,加入的沉淀剂可能会使局部浓度过高而导致材料成分变化不均匀,进而降低了材料的综合性能。真空铸造法主要适用于精巧细节的小零件,适用范围较小。上述的分析表明,目前Fe-V梯度材料存在如下的不足:(1)材料的力学性能差;(2)复合层存在孔隙等。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种低成本的Fe-V梯度材料;本发明还提供了一种低成本、工艺简单的Fe-V梯度材料的制备方法。
为解决上述技术问题,本发明所采取的技术方案是:其以钢板为基体,基体两侧为Fe-V梯度层;所述梯度层由内向外为V含量逐渐升高,Fe含量逐渐降低。
本发明所述Fe-V梯度层包括过渡层和纯V层;所述纯V层厚度为5μm~12.5μm,过渡层厚度为15μm~25μm。
本发明所述钢板为低碳钢板。
本发明方法为:采用NaCl-KCl-NaF作为熔盐介质、V2O3为溶质配置熔盐体系;以钢板为阴极、金属V板为阳极,在所述熔盐体系中直流脉冲电沉积,即可得到所述的Fe-V梯度材料。
本发明方法步骤为:(1)熔盐配制:选取NaCl、KCl、NaF为介质,加入粉状V2O3,混合均匀;在惰性气体保护下加热熔融、保温至熔盐体系稳定;
(2)电沉积:取V板为阳极、钢板为阴极,放入熔盐中进行电沉积;
(3)材料处理:电沉积结束后,取出阴极极板,去除熔盐附着物、冲洗后,即可得到所述的Fe-V梯度材料。
进一步的,本发明方法所述步骤(1)中介质成分的摩尔百分比为:NaF20%~40%,NaCl和KCl的摩尔量相同;所述V2O3在熔盐体系中的质量分数为0.5%~1.5%。
进一步的,本发明方法所述步骤(1)中,加热熔融温度为700~740℃,保温80~120min至熔融熔盐体系稳定。
进一步的,本发明方法所述步骤(2)中,在温度700~740℃、脉冲电流密度120~200mA/cm2的条件下电沉积。所述电沉积的时间为60~100min。
本发明方法工作机理如下:溶盐体系提供V源,随着电沉积的进行,熔盐中V离子逐渐减少,阳极V板提供电沉积过程中所需的部分V离子,从而保证电沉积过程的顺利进行;同时,部分沉积出的V在阴极基体中扩散,最终形成Fe-V梯度材料;由于电场和温度场、V含量浓度梯度及Fe-V的扩散作用,从而快速形成相变化规律为结构的梯度材料。采用上述电沉积工艺,缩短了梯度层的形成时间,提高了梯度层的增厚速度。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于:本发明相变化规律为,具有良好的耐热冲击性和耐热疲劳性。
本发明方法以熔盐为介质,在直流电作用下,由V的氧化物一步电沉积制备Fe-V梯度材料;可以获得表面平整、光滑的纯V层,同时V在低碳钢基体中进行了扩散,实际获得了含纯V层的Fe-V梯度材料。本发明方法采用熔盐体系,组元原料易得,价格低廉,成本低,能耗少;生产流程短、操作简单,参数控制范围宽,容易实现。
本发明方法具有梯度层形成速度快、制备时间短、梯度层厚度可随意控制、材料表面结构致密、工艺简单等特点,经检验,本发明方法所得梯度材料具有良好的耐热冲击性和耐热疲劳性能。
本发明方法将熔盐电沉积法引用到Fe-V梯度材料的制备之中,采用这种方法制备的梯度材料具有梯度层厚度容易控制,工艺参数控制范围宽,易操作,材料表面结构致密、平整等特点。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明实施例1所得梯度材料的Fe-V元素分布图;
图2是本发明实施例2所得梯度材料的Fe-V元素分布图;
图3是本发明实施例3所得梯度材料的Fe-V元素分布图。
具体实施方式
实施例1:本Fe-V梯度材料的制备方法采用下述具体工艺。
按照NaCl:KCl:NaF摩尔配比为0.4:0.4:0.2称取作为介质,V2O3加入量占熔盐体系总质量的0.5%,将上述四种试剂混合均匀后装入坩埚,放入充满Ar气保护的电炉升温至700℃,保温80min。放入V板阳极和低碳钢片阴极,在700℃、120mA/cm2的脉冲电流密度下进行电沉积60min后,取出阴极,先用开水煮以去除熔盐附着物,再用去离子水、酒精依次冲洗,即可得到所述的Fe-V梯度材料。
本实施例所得Fe-V梯度材料经GDA750辉光放电光谱仪和SEM分析,由图1可见:材料两侧表面为V层,中间层为Fe,梯度层由内向外为V含量逐渐升高,Fe含量逐渐降低;纯V层厚度约5μm,Fe-V梯度过渡层厚度约15μm。
实施例2:本Fe-V梯度材料的制备方法采用下述具体工艺。
按照NaCl:KCl:NaF摩尔配比为0.35:0.35:0.3称取作为介质,V2O3加入量占熔盐体系总质量的1%,将上述四种试剂混合均匀后装入坩埚,放入充满Ar气保护的电炉升温至720℃,保温100min。放入V板阳极和低碳钢片阴极,在720℃、150mA/cm2的脉冲电流密度下进行电沉积80min后,取出阴极,先用开水煮以去除熔盐附着物,再用去离子水、酒精依次冲洗,即可得到所述的Fe-V梯度材料。
本实施例所得Fe-V梯度材料经GDA750辉光放电光谱仪和SEM分析,由图2可见:材料两侧表面为V层,中间层为Fe,梯度层由内向外为V含量逐渐升高,Fe含量逐渐降低;纯V层厚度约7.5μm,Fe-V梯度过渡层厚度约20μm。
实施例3:本Fe-V梯度材料的制备方法采用下述具体工艺。
按照NaCl:KCl:NaF摩尔配比为0.3:0.3:0.4称取作为介质,V2O3加入量占熔盐体系总质量的1.5%,将上述四种试剂混合均匀后装入坩埚,放入充满Ar气保护的电炉升温至740℃,恒温时间为120min。放入V板阳极和低碳钢片阴极,在740℃、200mA/cm2的脉冲电流密度下进行电沉积100min后,取出阴极,先用开水煮以去除熔盐附着物,再用去离子水、酒精依次冲洗,即可得到所述的Fe-V梯度材料。
本实施例所得Fe-V梯度材料经GDA750辉光放电光谱仪和SEM分析,由图3可见:材料两侧表面为V层,中间层为Fe,梯度层由内向外为V含量逐渐升高,Fe含量逐渐降低;纯V层厚度约12.5μm,Fe-V梯度过渡层厚度约25μm。
实施例4:本Fe-V梯度材料的制备方法采用下述具体工艺。
按照NaCl:KCl:NaF摩尔配比为0.35:0.35:0.3称取作为介质,V2O3加入量占熔盐体系总质量的1.5%,将上述四种试剂混合均匀后装入坩埚,放入充满Ar气保护的电炉升温至710℃,恒温时间为110min。放入V板阳极和低碳钢片阴极,在710℃、180mA/cm2的脉冲电流密度下进行电沉积80min后,取出阴极,先用开水煮以去除熔盐附着物,再用去离子水、酒精依次冲洗,即可得到所述的Fe-V梯度材料。
本实施例所得Fe-V梯度材料经GDA750辉光放电光谱仪和SEM分析:材料两侧表面为V层,中间层为Fe,梯度层由内向外为V含量逐渐升高,Fe含量逐渐降低;纯V层厚度约7.5μm,Fe-V梯度过渡层厚度约20μm。
Claims (10)
1.一种Fe-V梯度材料,其特征在于:其以钢板为基体,基体两侧为Fe-V梯度层;所述梯度层由内向外为V含量逐渐升高,Fe含量逐渐降低。
2.根据权利要求1所述的一种Fe-V梯度材料,其特征在于:所述Fe-V梯度层包括过渡层和纯V层;所述纯V层厚度为5μm~12.5μm,过渡层厚度为15μm~25μm。
3.根据权利要求1所述的一种Fe-V梯度材料,其特征在于:所述钢板为低碳钢板。
4.一种Fe-V梯度材料的制备方法,其特征在于:采用NaCl-KCl-NaF作为熔盐介质、V2O3为溶质配置熔盐体系;以钢板为阴极、金属V板为阳极,在所述熔盐体系中直流脉冲电沉积,即可得到所述的Fe-V梯度材料。
5.根据权利要求4所述的一种Fe-V梯度材料的制备方法,其特征在于,该方法步骤为:(1)熔盐配制:选取NaCl、KCl和NaF为介质,加入粉状V2O3,混合均匀;在惰性气体保护下加热熔融、保温至熔盐体系稳定;
(2)电沉积:取V板为阳极、钢板为阴极,放入熔盐中进行电沉积;
(3)材料处理:电沉积结束后,取出阴极极板,去除熔盐附着物、冲洗后,即可得到所述的Fe-V梯度材料。
6.根据权利要求5所述的一种Fe-V梯度材料的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中介质成分的摩尔百分比为:NaF20%~40%,NaCl和KCl的摩尔量相同;所述V2O3在熔盐体系中的质量分数为0.5%~1.5%。
7.根据权利要求5所述的一种Fe-V梯度材料的制备方法,其特征在于:所述步骤(1)中,加热熔融温度为700~740℃,保温80~120min至熔融熔盐体系稳定。
8.根据权利要求5、6或7所述的一种Fe-V梯度材料的制备方法,其特征在于:所述步骤(2)中,在温度700~740℃、脉冲电流密度120~200mA/cm2的条件下电沉积。
9.根据权利要求8所述的一种Fe-V梯度材料的制备方法,其特征在于:所述电沉积的时间为60~100min。
10.根据权利要求4所述的一种Fe-V梯度材料的制备方法,其特征在于:所述钢板为低碳钢板。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201510569210.7A CN105063692B (zh) | 2015-09-09 | 2015-09-09 | 一种Fe‑V梯度材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201510569210.7A CN105063692B (zh) | 2015-09-09 | 2015-09-09 | 一种Fe‑V梯度材料及其制备方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN105063692A true CN105063692A (zh) | 2015-11-18 |
CN105063692B CN105063692B (zh) | 2018-01-30 |
Family
ID=54493188
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201510569210.7A Expired - Fee Related CN105063692B (zh) | 2015-09-09 | 2015-09-09 | 一种Fe‑V梯度材料及其制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN105063692B (zh) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105714332A (zh) * | 2016-04-15 | 2016-06-29 | 华北理工大学 | 一种熔盐电沉积钒的方法 |
CN106498451A (zh) * | 2016-10-31 | 2017-03-15 | 华北理工大学 | 一种铁镍合金‑低碳钢复合材料及其制备方法 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6417893A (en) * | 1987-07-11 | 1989-01-20 | Toyota Motor Corp | Production of nozzle for resistance welding |
SU1758091A1 (ru) * | 1989-11-14 | 1992-08-30 | Казанский Химико-Технологический Институт Им.С.М.Кирова | Способ получени железо-ванадиевого покрыти |
UA52657U (ru) * | 2009-12-21 | 2010-09-10 | Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт" | СПОСОБ электролитического осаждения СПЛАВА ЖЕЛЕЗО-ванадий |
CN102673040A (zh) * | 2012-05-30 | 2012-09-19 | 河北联合大学 | Cu-Ni梯度材料及其制备方法 |
CN104746114A (zh) * | 2015-04-20 | 2015-07-01 | 华北理工大学 | 一种Fe-Mo复合材料及其制备方法 |
-
2015
- 2015-09-09 CN CN201510569210.7A patent/CN105063692B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6417893A (en) * | 1987-07-11 | 1989-01-20 | Toyota Motor Corp | Production of nozzle for resistance welding |
SU1758091A1 (ru) * | 1989-11-14 | 1992-08-30 | Казанский Химико-Технологический Институт Им.С.М.Кирова | Способ получени железо-ванадиевого покрыти |
UA52657U (ru) * | 2009-12-21 | 2010-09-10 | Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт" | СПОСОБ электролитического осаждения СПЛАВА ЖЕЛЕЗО-ванадий |
CN102673040A (zh) * | 2012-05-30 | 2012-09-19 | 河北联合大学 | Cu-Ni梯度材料及其制备方法 |
CN104746114A (zh) * | 2015-04-20 | 2015-07-01 | 华北理工大学 | 一种Fe-Mo复合材料及其制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
李运刚等: ""渗硅制备6.5%Si硅钢表面Fe-Si过渡梯度层的特性"", 《中国有色金属学报》 * |
梁精龙: ""熔盐法沉积 Si及制备 Fe-6.5wt%Si 薄板研究"", 《中国优秀博硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》 * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105714332A (zh) * | 2016-04-15 | 2016-06-29 | 华北理工大学 | 一种熔盐电沉积钒的方法 |
CN105714332B (zh) * | 2016-04-15 | 2019-03-22 | 华北理工大学 | 一种熔盐电沉积钒的方法 |
CN106498451A (zh) * | 2016-10-31 | 2017-03-15 | 华北理工大学 | 一种铁镍合金‑低碳钢复合材料及其制备方法 |
CN106498451B (zh) * | 2016-10-31 | 2018-09-04 | 华北理工大学 | 一种铁镍合金-低碳钢复合材料及其制备方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN105063692B (zh) | 2018-01-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Dezfuli et al. | Deposition of ceramic nanocomposite coatings by electroplating process: A review of layer-deposition mechanisms and effective parameters on the formation of the coating | |
CN104562128B (zh) | 一种在金属或金属复合材料表面制备热防护陶瓷层的方法 | |
CN103088337B (zh) | 一种激光-感应复合熔覆CNTs弥散强化铜基复合涂层的方法 | |
Rajak et al. | Critical overview of coatings technology for metal matrix composites | |
CN109365803B (zh) | 一种粉末表面稀土改性的铝合金复杂构件增材制造方法 | |
Pradhan et al. | The effect of electrode surface modification and cathode overpotential on deposit characteristics in aluminum electrorefining using EMIC–AlCl3 ionic liquid electrolyte | |
CN104831276B (zh) | 一种通过激光重熔制备非晶化梯度复合材料的方法 | |
CN104372394A (zh) | 一种氧化物陶瓷层的制备方法 | |
CN102392278A (zh) | 低温熔盐体系中电镀Al-Ni合金的方法 | |
CN102211428A (zh) | 一种水泵叶片空蚀梯度修复涂层及其制备方法 | |
CN105063692A (zh) | 一种Fe-V梯度材料及其制备方法 | |
Lapushkina et al. | Contribution in optimization of Zn Cold-sprayed coating dedicated to corrosion applications | |
CN102383115A (zh) | 一种渗透镀制备功能梯度复合涂层的方法 | |
CN104975326B (zh) | 一种表面电沉积纳米稀土改性钴基复合镀层的制备方法 | |
CN102191519A (zh) | 铝基复合材料表面熔盐电沉积铝膜的制备方法 | |
CN103436921B (zh) | 一种离子液体电沉积铝锰钛合金的方法 | |
CN104131204A (zh) | 一种镁合金、镁合金复合材料及其制备方法 | |
CN104746114B (zh) | 一种Fe‑Mo复合材料及其制备方法 | |
Huang et al. | Effect of welding wires containing ZrB2 particles on microstructure and mechanical properties of spray-formed 7055 aluminum alloy TIG welded joints | |
CN114808041B (zh) | 一种锰电积用Pb基赝形稳阳极的制备及活化再生方法 | |
CN114672755B (zh) | 一种适于抗高温铝渗透非浸润性涂层及其制备方法 | |
CN105780085B (zh) | 一种铀表面微弧氧化的方法 | |
Huang et al. | Electrocrystallization of iridium on the graphite, rhenium and iridium electrode from the NaCl-KCl-CsCl-IrCl3 molten salts | |
CN102041543A (zh) | 金属表面富勒烯/金属复合薄膜的制备方法 | |
CHENG et al. | Effect of electrolyte temperature on microstructures of direct-current electrodeposited nanotwinned Cu |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20180130 Termination date: 20200909 |
|
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |