CN109457087B - 一种在金属表面制备金属间化合物涂层的工艺方法 - Google Patents

一种在金属表面制备金属间化合物涂层的工艺方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109457087B
CN109457087B CN201811598996.5A CN201811598996A CN109457087B CN 109457087 B CN109457087 B CN 109457087B CN 201811598996 A CN201811598996 A CN 201811598996A CN 109457087 B CN109457087 B CN 109457087B
Authority
CN
China
Prior art keywords
metal
metal material
temperature
equal
percent
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.)
Active
Application number
CN201811598996.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109457087A (zh
Inventor
杜华云
安艳丽
范帅君
卫英慧
侯利锋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Taiyuan University of Technology
Original Assignee
Taiyuan University of Technology
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Taiyuan University of Technology filed Critical Taiyuan University of Technology
Priority to CN201811598996.5A priority Critical patent/CN109457087B/zh
Publication of CN109457087A publication Critical patent/CN109457087A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109457087B publication Critical patent/CN109457087B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/26—Methods of annealing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/002—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing In, Mg, or other elements not provided for in one single group C22C38/001 - C22C38/60
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/06—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C24/00—Coating starting from inorganic powder
    • C23C24/08—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat
    • C23C24/082—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat without intermediate formation of a liquid in the layer
    • C23C24/085—Coating with metallic material, i.e. metals or metal alloys, optionally comprising hard particles, e.g. oxides, carbides or nitrides
    • C23C24/087—Coating with metal alloys or metal elements only

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

本发明属于表面涂层技术领域，具体为一种在金属表面制备金属间化合物涂层的工艺方法，于解决现有金属表面涂层技术能耗大、制备周期长、化学产物较多且涂层结合力较差等问题，本工艺方法包括以下步骤：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
退火；
Figure DEST_PATH_IMAGE004
粗磨和抛光；
Figure DEST_PATH_IMAGE006
机械研磨预处理；

Description

一种在金属表面制备金属间化合物涂层的工艺方法
技术领域
本发明属于表面涂层技术领域，具体为一种在金属表面制备金属间化合物涂层的工艺方法。
背景技术
金属表面涂层技术的研究有着悠久的历史，传统的方法包括激光熔覆、电镀、化学沉积和热喷涂等涂层制备技术得到广泛应用。但在生产加工中却存在着众多问题，如，能耗较大、制备周期较长，化学产物较多和涂层结合力较差等问题。
发明内容
本发明的目的在于解决现有金属表面涂层技术能耗大、制备周期长、化学产物较多且涂层结合力较差等问题，提供了一种在金属表面制备金属间化合物涂层的工艺方法，通过该工艺方法能耗小，减少了生产周期，降低了生产成本，而且得到的金属化合物涂层具有良好力学性能以及较强的耐蚀性。
本发明解决其技术问题的技术方案是：
一种在金属表面制备金属间化合物涂层的工艺方法，包括以下步骤：
①退火：首先对A金属材料进行退火处理；
②粗磨和抛光：对经过步骤①处理后的A金属材料表面进行粗磨（去除A金属表面存在的退火缺陷），然后抛光（消除A金属表面杂质，避免后期加工所造成的污染）；
③机械研磨预处理：将经过步骤②处理后的A金属材料再进行表面机械研磨预处理，即用A金属弹丸打击A金属材料的表面完成机械研磨预处理；
④放电等离子烧结：将大于200目的B金属粉末均匀铺覆于经过步骤③处理之后的A金属材料表面，再将A金属材料置于放电等离子烧结设备的石墨模具中压实，然后在温度场下进行放电等离子烧结，冷却后A金属材料表面的金属化合物涂层制备完成，所述温度场的最高温度保证不会破坏A金属材料的物理性质，最低温度保证能完成等离子烧结；所述B金属粉末能与A金属材料发生相互扩散和反应。
本工艺方法将表面机械研磨预处理技术和放电等离子烧结技术进行了结合，其中表面机械研磨预处理能够在A金属材料表面产生强烈塑性变形而形成纳米晶的变形层，所形成的纳米晶的变形层在改善A金属材料机械性能等方面展示出了卓越的作用，同时在A金属材料表面中产生了大量非平衡缺陷（高密度位错、晶界等），而这种活化现象的产生，则有利于后期放电等离子烧结在进行超细晶金属材料表面处理时，为原子的扩散和反应提升扩散通道和扩散激活能，放电等离子烧结中的脉冲电流产生放电等离子能加速A金属和B金属间扩散、固溶和相互反应，并使A金属和B金属间的化合物涂层快速烧结成形；放电等离子烧结技术具有升温速度快、烧结时间短、组织结构可控、节能环保等鲜明特点，从而整个制备过程中能耗较小、制备周期较短。通过本方法能在A金属材料的表面形成A金属和B金属间的化合物涂层以及B金属层，通过本工艺方法制备金属间化合物涂层产生的化学产物少，十分环保，通过本工艺方法合成的金属间化合物涂层具体有良好的力学性能（比如说硬度以及耐磨性等）、耐蚀性以及高温下的抗氧化性。
优选的，步骤③具体为将A金属材料固定于表面机械研磨处理机器的腔体上方，将腔体抽真空后充入惰性气体，用A金属弹丸以500~20000Hz的频率打击A金属材料的表面完成机械研磨预处理。腔体中抽真空并充入惰性气体，惰性气体为保护气体，能有效防止A金属材料在加工过程中出现氧化；用A金属弹丸以500~20000Hz的频率打击A金属材料的表面完成机械研磨预处理目的在于在A金属材料表面形成含有大量非平衡缺陷的塑性变形层，所述A金属弹丸和A金属材料由同一种金属材料制成，是为了防避免A金属材料在加工处理中被弹丸的污染。
优选的，所述A金属弹丸的直径选取4~8mm且的其数量满足铺满表面机械研磨处理机器腔体底部面积的三分之二，所述A金属弹丸在使用之前清洗干净。A金属弹丸在使用之前清洗干净能够有效防止其上油污污染A金属材料表面，防止了降低后续步骤中烧结而成的金属间化合物涂层的力学性能等，所述A金属弹丸尺寸和数量的选取中，根据自身表面机械研磨设备而定，最优化A金属弹丸的数量满足铺满表面机械研磨处理机器腔体底部面积的三分之二，是为了在喷丸研磨过程中充分且均匀。
优选的，步骤
Figure 655859DEST_PATH_IMAGE001
中退火的升温速率和降温速率均为3~7℃/min。退火的升温速率和降温速率选取3~7℃/min能有效去除A金属材料中的加工应力并能够获得均匀的粗晶组织。
优选的，所述表面研磨预处理的时间为15~180min。其目的在于在A金属材料表面形成含有大量非平衡缺陷的塑性变形层。
优选的，步骤
Figure 805080DEST_PATH_IMAGE002
中所述温度场的升温速率为40~50℃/min；烧结过程完毕之后，保温片刻后水冷至室温取出，所述放电等离子烧结设备的石墨模具的形状根据A金属材料的形状定制。步骤
Figure 888574DEST_PATH_IMAGE002
中所述温度场的升温速度快，能有效保证烧结时间短且节能环保。所述放电等离子烧结设备的石墨模具需要把A金属材料全部压实，故根据需求将石墨模具制成任何需要的形状即可。
优选的，所述A金属材料为工业纯铁，所述工业纯铁的重量百分比其成分包括：C≦0.025%、Fe≥99.5%、Mn≦0.075%、P≦0.020%、S≦0.020%、Ni≦0.100%、Al≦0.150%、Cr≦0.100%和Si≦0.010%；所述B金属粉末为纯度≥99.95%的镍粉；步骤
Figure 749345DEST_PATH_IMAGE001
中所述退火温度保持在900~930℃，且保温2h；步骤
Figure 310907DEST_PATH_IMAGE002
中温度场的温度为650~950℃，保温时间为10min。所述工业纯铁中各参数的选取以及镍粉的纯度和粗细都有利于铁镍原子间扩散与反应从而能够进一步保证在工业纯铁表面制备出具有良好结合力的铁镍间金属化合物涂层以及单质镍金属层。所述退火温度保持在900~930℃，这有利于在工业纯铁表面消除加工应力并获得均匀的粗晶组织，而且不会破坏工业纯铁的物理性质；步骤
Figure 376952DEST_PATH_IMAGE002
中温度场的温度为650~950℃，保温时间为10min，该温度区间既不会改变纯铁原有的体心立方结构及顺磁性，也使得烧结成形的铁镍间金属化合物涂层致密度良好，保温时间10min能有助于铁镍原子间扩散与化学反应，而且使形成的铁镍间金属化合物涂层与工业纯铁结合的更加紧密，进一步增强了所述铁镍间金属化合物涂层的力学性能。A金属材料能够为铁、镁、铜等，B金属粉末能够为镍粉、硅粉等，从而通过本方法还可以形成铜镍间金属化合物涂层、铁硅间金属化合物涂层、镁镍间金属化合物涂层等。
本发明的有益效果是：本工艺方法将表面机械研磨预处理技术和放电等离子烧结技术进行了巧妙结合，其中表面机械研磨预处理能够在A金属材料表面产生强烈塑性变形而形成纳米晶的变形层，所形成的纳米晶的变形层在改善A金属材料机械性能等方面展示出了卓越的作用，同时在A金属材料表面中产生了大量非平衡缺陷（高密度位错、晶界等），而这种活化现象的产生，则有利于后期放电等离子烧结在进行超细晶金属材料表面处理时，为原子的扩散和反应提升扩散通道和扩散激活能，放电等离子烧结中的脉冲电流产生放电等离子能加速A金属和B金属间扩散、固溶和相互反应，并使A金属和B金属间的化合物涂层快速烧结成形；放电等离子烧结技术具有升温速度快、烧结时间短、组织结构可控、节能环保等鲜明特点，从而整个制备过程中能耗较小、制备周期较短。通过本方法能在A金属材料的表面形成A金属和B金属间的化合物涂层以及B金属层，通过本工艺方法制备金属间化合物涂层产生的化学产物少，十分环保，通过本工艺方法合成的金属间化合物涂层具体有良好的力学性能（比如说硬度以及耐磨性等）、耐蚀性以及高温下的抗氧化性。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其他实施方式，都属于本发明所保护的范围。
现对通过实施例和对比例对本发明提供的一种在金属表面制备金属间化合物涂层的工艺方法进行说明。
实施例1：
（1）退火；
将工业纯铁采用真空炉退火，退火温度900~930℃，保温两小时。各实施例1-3和对比例1-3的工业纯铁成分相同，见表一。
表1采用工业纯铁的化学成分（重量百分比）
成分 C Cr Ni P S Al Si Mn Fe
含量 0.025 0.10 0.10 0.02 0.02 0.15 0.01 0.075 99.5
（2）粗磨和抛光；
首先利用粗砂纸或砂轮机对工业纯铁表面进行粗磨，以去除表面存在退火缺陷，并进一步抛光，消除表面杂质。利用线切割获得Φ64×3 mm的圆板材料（为了与放电等离子烧结设备的石墨模具相匹配）；
（3）机械研磨预处理；
将步骤（2）圆板样紧密固定在表面机械研磨处理机器的腔体顶端，采用40颗直径4mm的纯铁弹丸，充分清洗纯铁弹丸表面油污后，将纯铁弹丸铺陈至腔体底部；将表面机械研磨处理机器的腔体抽真空并充入氩气保护气，防止样品在加工过程中出现氧化；弹丸在20kHz的高频状态下高速击打纯铁板表面，处理时间30min；最终在工业纯铁表面形成厚度约100μm的塑性变形层，得到超细晶工业纯铁板；
（4）放电等离子烧结；
将纯度≥99.95%的镍粉均匀铺覆于经过表面机械研磨预处理的超细晶工业纯铁板表面，石墨模具将超细晶工业纯铁板压实，在真空状态下、氩气保护气环境中进行放电等离子烧结，升温速率45℃/min，目标温度950℃，压力35MPa，保温时间10min，水冷至室温取出，铁镍间金属化合物涂层制备完成。
实施例2：
（1）退火；
同实施例1。
（2）粗磨和抛光；
同实施例1。
（3）机械研磨预处理；
同实施例1。
（4）放电等离子烧结；
将纯度≥99.95%的镍粉均匀铺覆于经过表面机械研磨预处理的超细晶工业纯铁板表面，石墨模具将超细晶工业纯铁板压实。在真空状态下、氩气保护气环境中进行放电等离子烧结，升温速率45℃/min，目标温度800℃，压力35MPa，保温时间10min，水冷至室温取出，铁镍间金属化合物涂层制备完成。
实施例3：
（1）退火；
同实施例1。
（2）粗磨和抛光；
同实施例1。
（3）机械研磨预处理；
同实施例1。
（4）放电等离子烧结；
将纯度≥99.95%的镍粉均匀铺覆于经过表面机械研磨预处理的超细晶工业纯铁板表面，石墨模具将超细晶工业纯铁板压实。在真空状态下、氩气保护气环境中进行放电等离子烧结，升温速率45℃/min，目标温度650℃，压力35MPa，保温时间10min，水冷至室温取出，铁镍间金属化合物涂层制备完成。
对比例1：
（1）退火；
工业纯铁采用真空炉退火，退火温度900~930℃，保温两小时；
（2）粗磨和抛光；
首先利用粗砂纸或砂轮机对工业纯铁表面进行粗磨，以去除表面存在退火缺陷，并进一步抛光，消除表面杂质，得到粗晶工业纯铁板；利用线切割获得Φ64×3 mm的圆板材料（为了与放电等离子烧结设备的石墨模具相匹配）；
（3）放电等离子烧结；
将纯度≥99.95%的镍粉均匀铺覆于未经表面机械研磨预处理的粗晶工业纯铁板表面，石墨模具将超细晶工业纯铁板压实。在真空状态下、氩气保护气环境中进行放电等离子烧结；升温速率45℃/min，目标温度950℃，压力35MPa，保温时间10min；水冷至室温取出，铁镍间金属化合物涂层制备完成。
对比例2：
（1）退火；
工业纯铁采用真空炉退火，退火温度900~930℃，保温两小时；
（2）粗磨和抛光；
首先利用粗砂纸或砂轮机对工业纯铁表面进行粗磨，以去除表面存在退火缺陷，并进一步抛光，消除表面杂质，得到粗晶工业纯铁板；利用线切割获得Φ64×3 mm的圆板材料（为了与放电等离子烧结设备的石墨模具相匹配）；
（3）放电等离子烧结；
将纯度≥99.95%的镍粉均匀铺覆于未经表面机械研磨预处理的粗晶工业纯铁板表面，石墨模具将超细晶工业纯铁板压实。在真空状态下、氩气保护气环境中进行放电等离子烧结；升温速率45℃/min，目标温度800℃，压力35MPa，保温时间10min；水冷至室温取出，铁镍间金属化合物涂层制备完成。
对比例3：
（1）退火；
工业纯铁采用真空炉退火，退火温度900~930℃，保温两小时；
（2）粗磨和抛光；
首先利用粗砂纸或砂轮机对工业纯铁表面进行粗磨，以去除表面存在退火缺陷，并进一步抛光，消除表面杂质，得到粗晶工业纯铁板；利用线切割获得Φ64×3 mm的圆板材料（为了与放电等离子烧结设备的石墨模具相匹配）；
（3）放电等离子烧结；
将纯度≥99.95%的镍粉均匀铺覆于未经表面机械研磨预处理的粗晶工业纯铁板表面，石墨模具将超细晶工业纯铁板压实。在真空状态下、氩气保护气环境中进行放电等离子烧结；升温速率45℃/min，目标温度650℃，压力35MPa，保温时间10min；水冷至室温取出，铁镍间金属化合物涂层制备完成。
1.显微硬度测试。
对各实施例1-3和对比例1-3制备得到的工业纯铁板表面铁镍间金属化合物涂层进行显微维氏硬度试验，其结果如表2所示。可以看出，经过表面机械研磨预处理后和增加放电等离子烧结的处理温度，铁镍间金属化合物涂层的显微硬度有着明显提升。且相同温度下实施例1-3中经过表面机械研磨预处理之后形成的铁镍间金属化合物涂层要比对比例1-3中未经过表面机械研磨预处理之后形成的铁镍间金属化合物涂层的显微维氏硬度值更高。
表2实施例1-3与对比例1-3的铁镍间金属化合物涂层的显微维氏硬度值
实施例及对比例 维氏显微硬度(HV)
实施例1 282
实施例2 223
实施例3 172
对比例1 180
对比例2 164
对比例3 151
2.涂层厚度测试。
对各实施例1-3和对比例1-3制备得到的表面铁镍间金属化合物涂层进行厚度观察与测量，其结果如表3所示。可以看出，经过表面机械研磨预处理和增加放电等离子烧结的处理温度，所制备的铁镍间金属化合物涂层厚度显著提升。且相同温度下实施例1-3中经过表面机械研磨预处理之后形成的铁镍间金属化合物涂层要比对比例1-3中未经过表面机械研磨预处理之后形成的铁镍间金属化合物涂层更厚。
表3实施例1-3与对比例1-3的铁镍间金属化合物涂层厚度
实施例及对比例 厚度(μm)
实施例1 55
实施例2 43
实施例3 31
对比例1 40
实施例2 31
对比例3 20
3.涂层表面摩擦磨损性能测试。
对各实施例1-3和对比例1-3制备得到的表面铁镍间金属化合物涂层进行摩擦磨损性能分析。在载荷20N的条件下在铁镍间金属化合物涂层表面进行摩擦磨损实验，并测量其表面划痕沟槽的深度和宽度，来体现涂层耐磨性。其结果如表4所示。可以看出，经过增加放电等离子烧结的处理温度，所制备涂层厚度显著提升，且相同温度下实施例1-3中经过表面机械研磨预处理之后形成的铁镍间金属化合物涂层要比对比例1-3中未经过表面机械研磨预处理之后形成的铁镍间金属化合物涂层更加耐磨。
表4实施例1-3与对比例1-3表面划痕沟槽的深度和宽度
实施例及对比例 深度(μm) 宽度(μm)
实施例1 7.85 5.18
实施例2 10.39 7.55
实施例3 12.6 11.04
对比例1 12.94 9.55
对比例2 21.86 12.98
对比例3 32.88 14.05
从以上实施例和对比例的比较结果可以看出，通过本发明所述工艺方法制备的表面铁镍间金属化合物涂层力学性能和涂层中铁镍间金属化合物的厚度皆优于对比例，由此推广说明经过表面机械研磨预处理与放点等离子烧结相结合形成的金属间化合物具有更好的力学性能等。这种对于材料表面硬度和耐磨性能提升，使得工业纯铁应用范围更为广泛。这种通过表面机械研磨预处理，并辅以放电等离子烧结技术，通过在表面制备涂层，即可改变材料的表面性能，对节省生产材料，以及涂层领域的应用技术提供了新的思路和方法，具有创新意义。
上面结合实施例和对比例对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (10)

1.一种在金属表面制备金属间化合物涂层的工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：
Figure 327760DEST_PATH_IMAGE001
退火：首先对A金属材料进行退火处理，A金属材料为铁；
Figure 788828DEST_PATH_IMAGE002
粗磨和抛光：对经过步骤
Figure 890776DEST_PATH_IMAGE001
处理后的A金属材料表面进行粗磨，然后抛光；
Figure 804505DEST_PATH_IMAGE003
机械研磨预处理：将经过步骤
Figure 876367DEST_PATH_IMAGE002
处理后的A金属材料再进行表面机械研磨预处理，即用A金属弹丸以500~20000Hz的频率打击A金属材料的表面完成机械研磨预处理，使A金属材料表面产生强烈塑性变形而形成纳米晶的变形层；
Figure 454591DEST_PATH_IMAGE004
放电等离子烧结：将大于200目的B金属粉末均匀铺覆于经过步骤
Figure 461861DEST_PATH_IMAGE003
处理之后的A金属材料表面，B金属粉末为纯度≥99.95%的镍粉，再将A金属材料置于放电等离子烧结设备的石墨模具中压实，然后在温度场下进行放电等离子烧结，所述温度场的升温速率为40~50℃/min，温度场的温度为650~950℃，冷却后A金属材料表面的金属化合物涂层制备完成，所述温度场的最高温度保证不会破坏A金属材料的物理性质，最低温度保证能完成等离子烧结；所述B金属粉末能与A金属材料发生相互扩散和反应。
2.根据权利要求1所述的一种在金属表面制备金属间化合物涂层的工艺方法，其特征在于：步骤③具体为将A金属材料固定于表面机械研磨处理机器的腔体上方，将腔体抽真空后充入惰性气体，用A金属弹丸打击A金属材料的表面完成机械研磨预处理。
3.根据权利要求2所述的一种在金属表面制备金属间化合物涂层的工艺方法，其特征在于：所述A金属弹丸的直径选取4~8mm且其数量满足铺满表面机械研磨处理机器腔体底部面积的三分之二，所述A金属弹丸在使用之前清洗干净。
4.根据权利要求1-3任一所述的一种在金属表面制备金属间化合物涂层的工艺方法，其特征在于：步骤
Figure 862887DEST_PATH_IMAGE001
中退火的升温速率和降温速率均为3~7℃/min。
5.根据权利要求4所述的一种在金属表面制备金属间化合物涂层的工艺方法，其特征在于：所述表面研磨预处理的时间为15~180min。
6.根据权利要求5所述的一种在金属表面制备金属间化合物涂层的工艺方法，其特征在于：步骤②中的A金属材料通过粗砂纸或砂轮机进行粗磨。
7.根据权利要求6所述的一种在金属表面制备金属间化合物涂层的工艺方法，其特征在于：步骤
Figure 879384DEST_PATH_IMAGE004
中所述温度场的升温速率为40~50℃/min；保温烧结后水冷至室温取出；所述放电等离子烧结设备的石墨模具的形状根据A金属材料的形状定制。
8.根据权利要求7所述的一种在金属表面制备金属间化合物涂层的工艺方法，其特征在于：所述A金属材料为工业纯铁，所述工业纯铁的重量百分比包括：C ≦0.025%、Fe≥99.5%、Mn≦0.075%、P≦0.020%、S≦0.020%、Ni≦0.100%、Al≦0.150%、Cr≦0.100%和Si≦0.010%。
9.根据权利要求8所述的一种在金属表面制备金属间化合物涂层的工艺方法，其特征在于：步骤
Figure 49466DEST_PATH_IMAGE001
中所述退火温度保持在900~930℃，且保温2h。
10.根据权利要求9所述的一种在金属表面制备金属间化合物涂层的工艺方法，其特征在于：步骤
Figure 617850DEST_PATH_IMAGE004
中温度场的温度为650~950℃，所述温度场的升温速率为45℃/min，保温时间为10min。
CN201811598996.5A 2018-12-26 2018-12-26 一种在金属表面制备金属间化合物涂层的工艺方法 Active CN109457087B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811598996.5A CN109457087B (zh) 2018-12-26 2018-12-26 一种在金属表面制备金属间化合物涂层的工艺方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811598996.5A CN109457087B (zh) 2018-12-26 2018-12-26 一种在金属表面制备金属间化合物涂层的工艺方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109457087A CN109457087A (zh) 2019-03-12
CN109457087B true CN109457087B (zh) 2021-05-25

Family

ID=65614997

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811598996.5A Active CN109457087B (zh) 2018-12-26 2018-12-26 一种在金属表面制备金属间化合物涂层的工艺方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109457087B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109913759B (zh) * 2019-04-02 2020-03-20 东北大学 一种双晶粒结构中锰钢材料的制备方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103805810B (zh) * 2012-11-09 2016-08-10 北京航空航天大学 钛－铝合金材料及其制作方法
CN103422098B (zh) * 2013-07-08 2016-08-10 江苏大学 一种提高材料表面纳米性能的改性方法
CN104694872B (zh) * 2013-12-05 2017-06-20 上海中国弹簧制造有限公司 55SiCr钢制悬架弹簧的气体渗氮方法
CN103725858B (zh) * 2013-12-24 2015-08-05 江苏大学 一种图案化均匀氧化铬薄膜的光化学原位制备方法
CN108468015B (zh) * 2018-04-27 2020-03-31 中南大学 一种镍基高温合金表面渗铝方法和产品及镍基高温合金表面铝铬硅固体粉末渗铝剂

Also Published As

Publication number Publication date
CN109457087A (zh) 2019-03-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109097708B (zh) 一种提高单相高熵合金表面性能的方法
EP3722031A1 (en) Coated cutting tool and method for producing the same
JPWO2016171273A1 (ja) 被覆金型およびその製造方法
CN109468638B (zh) 一种金刚石增强高熵合金复合涂层的制备方法
CN114411067B (zh) 一种中碳热作模具钢材料及基于其的增材制造方法
CN113621843A (zh) 一种高强韧耐腐蚀FeCoNiCuAl高熵合金吸波材料、制备方法及用途
CN106637062A (zh) 一种制备高熵合金表面离子渗氮层的方法
CN104032258A (zh) 使用高速氧燃料热喷涂和等离子体离子渗氮用于模具补整和修复的方法及系统
CN112746253A (zh) 一种钢基表面复合改性层及其制备方法
JP5314807B1 (ja) 超硬合金及びその製造方法、並びに超硬工具
CN104775118B (zh) 一种激光熔覆粉末预置方法
CN107761094B (zh) 一种在铝合金表面上采用复合工艺制备梯度结构熔覆层的方法
CN109457087B (zh) 一种在金属表面制备金属间化合物涂层的工艺方法
Riofano et al. Improved wear resistance of P/M tool steel alloy with different vanadium contents after ion nitriding
CN111020339A (zh) 一种超高硬度齿轮涂层用高熵合金及制造方法
CN109554660B (zh) 一种高熵合金表面渗硼层的制备方法
JP6569376B2 (ja) 超硬工具及びその製造方法
JP5004145B2 (ja) サーメットおよび被覆サーメット並びにそれらの製造方法
CN104264151B (zh) 一种反应等离子熔覆原位合成TiN涂层的制备方法
CN115094416B (zh) 一种制备不锈钢基高硬度耐磨耐蚀合金的方法及其产品
CN114737083B (zh) 一种用于激光增材制造的gh3536原料粉末及其制备方法及其合金的制备方法
CN102766795B (zh) 无磁模具材料及其制备方法
CN110607496B (zh) 一种具有Goss织构的Fe-Si合金的制备方法
CN112176298A (zh) 一种高耐磨化合物涂层及其制备方法
CN108239716A (zh) 一种具备氮钇锆硬质涂层钨镍合金的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant