[发明专利]一种金属表面机械辅助化学热处理方法

权利要求书

1.一种金属表面机械辅助化学热处理方法，其特征在于，步骤如下：

步骤一、待化学热处理金属工件基体预处理：

去除待化学热处理金属工件基体表面的油污、氧化皮和加工硬化层，待用；

步骤二、化学热处理电极制备：

选用导热系数好、熔点高于待处理金属工件基体的导电材料制备成导电纤维/丝束或导电轮布材束作为电极材料，将该高熔点的导电纤维/丝束固定在导电刷体上或将导电轮布材束固定在导电千叶轮上，待用；

步骤三、化学热处理设备组装：

将步骤二准备的导电刷子或导电千叶轮固定在高速运动电机上，并在垂直待处理金属工件基体表面方向持续施加一定的压力，以确保刷子的超细纤维/丝束合金材料或千叶轮导电轮布材束与步骤一准备的金属工件基体表面始终保持紧密接触，将导电刷子或导电千叶轮与电源正极连接，电源负极与金属工件基体连接，完成化学热处理制备前的设备组装；

步骤四、化学热处理制备：

启动高速运动电机，导电纤维/丝束刷子在待化学热处理金属工件基体上按螺旋形轨迹持续性运动并覆盖整个待化学热处理金属工件的表面，完成一个处理周期，或者，导电轮布千叶轮在待化学热处理金属工件基体上按S形轨迹持续性运动并覆盖整个待化学热处理金属工件的表面，完成一个处理周期；在一个处理周期内，导电纤维/丝束刷子或者导电轮布千叶轮与金属工件基体表面产生加压的高速的摩擦运动；高速运动电机开始工作的同时，接通强流直/交流电，开始化学热处理，反复周期性处理5次-50次，单位面积累计通电处理60s-180s，获得理想的化学热处理强化层；

步骤五、化学热处理金属工件基体的磨削及抛光：

在获得步骤四理想的化学热处理强化层后，切断供给强流直/交流电，继续让高速旋转电机带动导电纤维/丝束刷子或导电轮布千叶轮与步骤四的金属工件基体相对运动一段时间，完成金属工件基体的磨削及抛光。

2.根据权利要求1所述的一种金属表面机械辅助化学热处理方法，其特征在于：步骤一中可采用喷砂、机械研磨工艺除去待化学热处理金属工件基体表面的油污、氧化皮和加工硬化层。

3.根据权利要求1所述的一种金属表面机械辅助化学热处理方法，其特征在于：步骤二中所述的导电纤维/丝束的直径0.2mm-0.8mm，超细纤维/丝束在金属刷子上的密度100根/cm²-500根/cm²。

4.根据权利要求1所述的一种金属表面机械辅助化学热处理方法，其特征在于：所述步骤三中垂直待处理金属工件基体表面方向持续施加的压力值0.01MPa - 0.05MPa。

5.根据权利要求1所述的一种金属表面机械辅助化学热处理方法，其特征在于：所述步骤四中高速的摩擦运动包括电极材料上质点与工件之间、电极材料与工件之间两种运动，其中，电极材料上质点的相对速度0.5m/s-20m/s，电极材料相对于工件基体的位移速度0.01m/s-0.05m/s；强流的电流密度5 A/cm²-50A/cm²，高速运动电机其转速为1800r/min-3000r/min。

6.根据权利要求1所述的一种金属表面机械辅助化学热处理方法，其特征在于：所述步骤五中切断供给强流直/交流电进行高速旋转的时间以单位面积累计处理5s - 20s。

7.根据权利要求1所述的一种金属表面机械辅助化学热处理方法，其特征在于：所述待化学热处理金属工件基体的材质是304不锈钢板材、纯钛板TA1板材、45号钢板或45号钢棒。

8.根据权利要求1所述的一种金属表面机械辅助化学热处理方法，其特征在于：导热系数好、熔点高的导电材料制备成的导电纤维/丝束的材质是钨丝、镍丝或纯钛丝。