CN111748814A - 一种压铸铝材表面钛合金涂层处理方法 - Google Patents
一种压铸铝材表面钛合金涂层处理方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种压铸铝材表面钛合金涂层处理方法。该压铸铝材表面钛合金涂层处理方法，包括以下步骤：步骤一：将压铸铝材的表面进行打磨，然后置于NaOH水溶液中浸泡处理，再用丙酮进行清洗，干燥；步骤二：将Ti粉、Al粉、Nb粉、Fe粉以及B粉充分混合碾磨，混合后的粉末直径小于100微米；步骤三：将上述步骤二中得到的混合粉末，配合粘连剂均匀涂抹于压铸铝材的表面；步骤四：在保护气体的环境下，利用高能激光器进行高能处理，采用矩阵式扫描方法，先横向宽度扫描，再纵向高度扫描，再横向宽度扫描，循环此方法，直至扫描完成；步骤五：对该压铸铝材热处理后进行金相检测，结构简单，稳定性高，设计合理，便于实现。
Description
技术领域
本发明属于涂层处理技术领域，具体涉及一种压铸铝材表面钛合金涂层处理方法。
背景技术
铸造是金属冶炼加工的一种工艺，通常是利用金属的重力在模具中进行浇铸。但″铝压铸″不是靠重力完成的,而是施加了一定压力。有点类似″注塑″。但它有一套技术含量较高的抽芯，冷却等系统。总的来说,都是通过一个集中入口将材料送到要铸″注″造的型腔内,形成零件。适合压铸工艺的铝就是压铸铝，通常是压铸铝合金。
压铸铝密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良祥云火炬的导电性、导热性和抗蚀性，工业上广泛使用，使用量仅次于钢。铝合金按加工方法可以分为形变铝合金和铸造铝合金两大类：
变形铝合金能承受压力加工。可加工成各种形态、规格的铝合金材。主要用于制造航空器材、建筑用门窗等。形变铝合金又分为不可热处理强化型铝合金和可热处理强化型铝合金。不可热处理强化型不能通过热处理来提高机械性能，只能通过冷加工变形来实现强化，它主要包括高纯铝、工业高纯铝、工业纯铝以及防锈铝等。可热处理强化型铝合金可以通过淬火和时效等热处理手段来提高机械性能，它可分为硬铝、锻铝、超硬铝和特殊铝合金等。
为了确保压铸铝合金适合使用，需要对压铸铝合金的硬度以及耐磨性进行大范围的提升，本发明提供一种钛合金涂层的处理方法，大范围的提高其表面的硬度以及耐磨性。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种结构简单，设计合理的一种压铸铝材表面钛合金涂层处理方法。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种压铸铝材表面钛合金涂层处理方法，包括以下步骤：
步骤一：将压铸铝材的表面进行打磨，然后置于NaOH水溶液中浸泡处理，再用丙酮进行清洗，干燥；
步骤二：将Ti粉、Al粉、Nb粉、Fe粉以及B粉充分混合碾磨，混合后的粉末直径小于100微米；
步骤三：将上述步骤二中得到的混合粉末，配合粘连剂均匀涂抹于压铸铝材的表面；
步骤四：在保护气体的环境下，利用高能激光器进行高能处理，采用矩阵式扫描方法，先横向宽度扫描，再纵向高度扫描，再横向宽度扫描，循环此方法，直至扫描完成；
步骤五：对该压铸铝材热处理后进行金相检测。
作为本发明的进一步优化方案，步骤一：NaOH水溶液的浓度范围为4-6％(wt％)，采用丙酮清洗前，先采用无水乙醇配合超声振动法清洗，压铸铝材的干燥温度为60-80℃，干燥时间为0.5-1h。
作为本发明的进一步优化方案，步骤二：混合粉末中各成分比例为：Ti粉为100份、Al粉为100份、Nb粉为10份、Fe粉为1份，B粉为1.5份。
作为本发明的进一步优化方案，步骤四：高能激光器的扫描速度为250-300mm/min，激光功率为4.5-6.0kW。
作为本发明的进一步优化方案，步骤五：金相检测包括压铸铝材表面的钛合金涂层的硬度与耐磨检测。
作为本发明的进一步优化方案，步骤四：保护气体为Ar气体。
本发明的有益效果在于：本发明利用先对压铸铝材表面进行打磨处理，再将高纯度的混合粉末直接涂抹于压铸铝材的表面，再利用激光扫描的方式处理该涂层，最后再进行热加工处理，便于提高涂层的抗氧化性、耐磨性以及硬度；本发明结构简单，稳定性高，设计合理，便于实现。
具体实施方式
下面对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。
实施例1
一种压铸铝材表面钛合金涂层处理方法，包括以下步骤：
步骤一：采用金相砂纸对压铸铝材的表面进行打磨，然后置于NaOH水溶液中浸泡处理，本实施例中NaOH水溶液的浓度为4％(wt％)，采用丙酮清洗前，将其放置于无水乙醇中超声清洗10min，去除其表面的杂质，再利用丙酮进行冲洗，冲洗完成后，对其进行干燥，干燥温度为60-80℃，干燥时间为0.5-1h；
步骤二：将Ti粉、Al粉、Nb粉、Fe粉以及B粉充分混合碾磨，混合后的粉末直径小于100微米，一般大于20微米，在本实施例中，混合粉末中各成分比例为：Ti粉为100份、Al粉为100份、Nb粉为10份、Fe粉为1份，B粉为1.5份；
步骤三：将上述步骤二中得到的混合粉末，配合粘连剂均匀涂抹于压铸铝材的表面，粘连剂可以为普通通用粘连剂，涂抹完成后，将其整体烘干处理；
步骤四：在保护气体Ar气的环境下，利用高能激光器进行高能处理，采用矩阵式扫描方法，先横向宽度扫描，再纵向高度扫描，再横向宽度扫描，循环此方法，直至扫描完成，本实施例中采用二氧化碳激光器对其整体涂层进行扫描处理，高能激光器的扫描速度为250-300mm/min，激光功率为4.5-6.0kW；
步骤五：对该压铸铝材热处理后进行金相检测，金相检测包括压铸铝材表面的钛合金涂层的硬度与耐磨检测。
实施例2
一种压铸铝材表面钛合金涂层处理方法，包括以下步骤：
步骤一：采用金相砂纸对压铸铝材的表面进行打磨，然后置于NaOH水溶液中浸泡处理，本实施例中NaOH水溶液的浓度为4％(wt％)，采用丙酮清洗前，将其放置于无水乙醇中超声清洗10min，去除其表面的杂质，再利用丙酮进行冲洗，冲洗完成后，对其进行干燥，干燥温度为60-80℃，干燥时间为0.5-1h；
步骤二：将Ti粉、Al粉、Nb粉、Fe粉以及B粉充分混合碾磨，混合后的粉末直径小于100微米，一般大于20微米，在本实施例中，混合粉末中各成分比例为：Ti粉为100份、Al粉为100份、Fe粉为1份，B粉为1.5份；与上述实施例相比，本实施例中将步骤二中成份比例中的10份Nb粉已剔除；
步骤三：将上述步骤二中得到的混合粉末，配合粘连剂均匀涂抹于压铸铝材的表面，粘连剂可以为普通通用粘连剂，涂抹完成后，将其整体烘干处理；
步骤四：在保护气体Ar气的环境下，利用高能激光器进行高能处理，采用矩阵式扫描方法，先横向宽度扫描，再纵向高度扫描，再横向宽度扫描，循环此方法，直至扫描完成，本实施例中采用二氧化碳激光器对其整体涂层进行扫描处理，高能激光器的扫描速度为250-300mm/min，激光功率为4.5-6.0kW；
步骤五：对该压铸铝材热处理后进行金相检测，金相检测包括压铸铝材表面的钛合金涂层的硬度与耐磨检测。
实施例3
一种压铸铝材表面钛合金涂层处理方法，包括以下步骤：
步骤一：采用金相砂纸对压铸铝材的表面进行打磨，然后置于NaOH水溶液中浸泡处理，本实施例中NaOH水溶液的浓度为4％(wt％)，采用丙酮清洗前，将其放置于无水乙醇中超声清洗10min，去除其表面的杂质，再利用丙酮进行冲洗，冲洗完成后，对其进行干燥，干燥温度为60-80℃，干燥时间为0.5-1h；
步骤二：将Ti粉、Al粉、Nb粉、Fe粉以及B粉充分混合碾磨，混合后的粉末直径小于100微米，一般大于20微米，在本实施例中，混合粉末中各成分比例为：Ti粉为100份、Al粉为100份、Nb粉为10份、Fe粉为1份；与上述实施例1相比，本实施例中将步骤二中成份比例中的1.5份B份已剔除；
步骤三：将上述步骤二中得到的混合粉末，配合粘连剂均匀涂抹于压铸铝材的表面，粘连剂可以为普通通用粘连剂，涂抹完成后，将其整体烘干处理；
步骤四：在保护气体Ar气的环境下，利用高能激光器进行高能处理，采用矩阵式扫描方法，先横向宽度扫描，再纵向高度扫描，再横向宽度扫描，循环此方法，直至扫描完成，本实施例中采用二氧化碳激光器对其整体涂层进行扫描处理，高能激光器的扫描速度为250-300mm/min，激光功率为4.5-6.0kW；
步骤五：对该压铸铝材热处理后进行金相检测，金相检测包括压铸铝材表面的钛合金涂层的硬度与耐磨检测。
对比例1
一种压铸铝材表面钛合金涂层处理方法，包括以下步骤：
步骤一：采用金相砂纸对压铸铝材的表面进行打磨，然后置于NaOH水溶液中浸泡处理，本实施例中NaOH水溶液的浓度为4％(wt％)，采用丙酮清洗前，将其放置于无水乙醇中超声清洗10min，去除其表面的杂质，再利用丙酮进行冲洗，冲洗完成后，对其进行干燥，干燥温度为60-80℃，干燥时间为0.5-1h；
步骤二：将Ti粉、Al粉、Nb粉、Fe粉以及B粉充分混合碾磨，混合后的粉末直径小于100微米，一般大于20微米，在本实施例中，混合粉末中各成分比例为：Ti粉为100份、Al粉为100份、Fe粉为1份，B粉为1.5份；在上述实施例1的基础上，将步骤二中成份比例中的10份Nb粉改为8份；
步骤三：将上述步骤二中得到的混合粉末，配合粘连剂均匀涂抹于压铸铝材的表面，粘连剂可以为普通通用粘连剂，涂抹完成后，将其整体烘干处理；
步骤四：在保护气体Ar气的环境下，利用高能激光器进行高能处理，采用矩阵式扫描方法，先横向宽度扫描，再纵向高度扫描，再横向宽度扫描，循环此方法，直至扫描完成，本实施例中采用二氧化碳激光器对其整体涂层进行扫描处理，高能激光器的扫描速度为250-300mm/min，激光功率为4.5-6.0kW；
步骤五：对该压铸铝材热处理后进行金相检测，金相检测包括压铸铝材表面的钛合金涂层的硬度与耐磨检测。
对比例2
在上述对比例1的基础上，将步骤二中成份比例中的8份Nb粉改为6份。
对比例3
在上述对比例2的基础上，将步骤二中成份比例中的6份Nb粉改为3份。
对比例4
在上述对比例1的基础上，将步骤二中成份比例中的8份Nb粉改为10份。
对比例5
在上述对比例1的基础上，将步骤二中成份比例中的1.5份B粉改为1.3份。
对比例6
在上述对比例1的基础上，将步骤二中成份比例中的1.5份B粉改为1.1份。
对比例7
在上述对比例1的基础上，将步骤二中成份比例中的1.5份B粉改为1.7份。
采用洛氏硬度测量法(HR)中的B级标尺对实施例组以及对比例组在相同环境下进行硬度测试，记录其中的硬度数据，其中硬度(HRB)数据采用整数值，
表1，各实验组硬度数据记录表
由表1可以看出，通过实施例1、实施例2与实施例3相比较，可以看出Nb可以提高钛合金涂层硬度的作用，并且B粉与Nb两者协同作用，对于压铸铝材表面的钛合金涂层的硬度起到关键的作用，显著提高了钛合金涂层的硬度，由对比例1至对比例3可以看出，随着Nb粉的份量减小，其硬度HRB跟随减少，同时结合对比例1-对比例3，配合对比例4可以粗略的得到Nb存在最佳比例点结论；分析对比例5与对比例6，随着B的份量减小，硬度小范围降低，在对比例7中B的份量相比与实施例1提高了0.2，但硬度仍然小范围内降低。
采用高温端面摩擦磨损试验机对实施例组以及对比例组在相同环境以及相同时间下进行磨损度测试，本实施例记录磨损5h的磨损数据：
表2，各实验组磨损度数据记录表
由表2可以看出，通过实施例1、实施例2与实施例3相比较，可以看出B可以提高钛合金涂层耐磨损度的至关重要的作用，并且B粉与Nb两者协同作用，对于压铸铝材表面的钛合金涂层的耐磨损度起到一定的促进作用，提高了钛合金涂层的耐磨损度，由对比例1至对比例3可以看出，随着Nb粉的份量减小，其磨损量跟随增大，即耐磨损度降低；分析对比例5与对比例6，随着B的份量减小，磨损量大范围增大，即耐磨损度大范围降低，在对比例7中B的份量相比与实施例1提高了0.2，其磨损量小范围增大，耐磨损度小范围降低。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种压铸铝材表面钛合金涂层处理方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：将压铸铝材的表面进行打磨，然后置于NaOH水溶液中浸泡处理，再用丙酮进行清洗，干燥；
步骤二：将Ti粉、Al粉、Nb粉、Fe粉以及B粉充分混合碾磨，混合后的粉末直径小于100微米；
步骤三：将上述步骤二中得到的混合粉末，配合粘连剂均匀涂抹于压铸铝材的表面；
步骤四：在保护气体的环境下，利用高能激光器进行高能处理，采用矩阵式扫描方法，先横向宽度扫描，再纵向高度扫描，再横向宽度扫描，循环此方法，直至扫描完成；
步骤五：对该压铸铝材热处理后进行金相检测。
2.根据权利要求1所述的一种压铸铝材表面钛合金涂层处理方法，其特征在于：步骤一：NaOH水溶液的浓度范围为4-6％，采用丙酮清洗前，采用无水乙醇配合超声振动法清洗，压铸铝材的干燥温度为60-80℃，干燥时间为0.5-1h。
3.根据权利要求2所述的一种压铸铝材表面钛合金涂层处理方法，其特征在于：步骤二：混合粉末中各成分比例为：Ti粉为100份、Al粉为100份、Nb粉为10份、Fe粉为1份，B粉为1.5份。
4.根据权利要求3所述的一种压铸铝材表面钛合金涂层处理方法，其特征在于：步骤四：高能激光器的扫描速度为250-300mm/min，激光功率为4.5-6.0kW。
5.根据权利要求4所述的一种压铸铝材表面钛合金涂层处理方法，其特征在于：步骤五：金相检测包括压铸铝材表面的钛合金涂层的硬度与耐磨检测。
6.根据权利要求5所述的一种压铸铝材表面钛合金涂层处理方法，其特征在于：步骤四：保护气体为Ar气体。
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