碳化钒是钢铁工业重要的合金添加剂。目前各种含钒钢的应用范围越来越广。钒钛等合金用于生产航空合金材料(棒材和板材)系列产品,每年消耗的钒在50吨左右。钒氮合金是一种新型合金添加剂,可以替代钒铁用于微合金化钢的生产。氮化钒添加于钢中能提高钢的强度、韧性、延展性及抗热疲劳性等综合机械性能,并使钢具有良好的可焊性。至于“为何那么坚硬耐用”,则涉及到材料学里较本质的原子/分子键合原理,所使用的工具材料键合更紧密键合能量更高,其原子/分子结构越不容易被破坏,宏观上就表现为“硬度高”及“能够切削硬度较低的材料”。
实验的碳化钒薄膜样品均采用ANELVA SPC2350 多功能磁控溅射仪制备。金属V 靶(纯度为99.9 %) 由射频阴极控制;不锈钢基片经1μm 金刚石研磨膏抛光后,用和无水酒精超声清洗并脱水后装入真空室的基片架,基片到靶的距离为5cm。本底真空优于2 ×10-3Pa,高纯Ar(纯度为99.999%)和C2H2 (纯度为99.9 %) 的混合气体充入真空室中,混合气体总压固定为0.32Pa ,其中C2H2的分压在5 ×10-3Pa~2.5 ×10-2Pa 变化,通过C2H2分压的改变获得一系列不同碳含量的碳化钒薄膜。为提高薄膜与基底之间的结合力,制备碳化钒薄膜前,在基片上先沉积一层厚度为30nm~200nm 不等的金属钒过渡层。沉积过程中,V 靶的溅射功率固定为200W,基片不加热,亦不施加负偏压,各样品的沉积时间均为45min。
碳化钒瓷器涂层能够作为540℃下列耐磨粒磨损、硬面损坏及冲蚀磨损涂层,耐汽蚀涂层;250℃下列有机化学物质中常用的零部件的耐腐蚀损坏涂层(须经适度的注浆加固解决),如活塞杆、柱塞泵化工机械设备轴类、泵液压密封件、耐磨环、旋片泵、气缸里衬、排气风扇、打磨抛光及抛光工装夹具等;耐化学纤维损坏涂层,如化学纤维纺机的导丝轮、摩擦轮、赛拉辊等;辐射传热涂层,如加热管建筑涂料等;吸磁耐磨损涂层,如收录机磁带机等。因为该涂层对泥有好的润滑性,也可以作为印刷设备的水辊等部位表面的耐磨损耐腐蚀亲水性涂层。