[发明专利]金属涂层的制备方法以及钢工件

说明书

技术领域

本发明涉及钢工件表面处理技术领域，具体而言，涉及一种金属涂层的制备方法以及钢工件。

背景技术

随着科技的进步，在电子、航空航天等领域会使用到大量的钢工件，但是其对于钢工件的性能的要求也越来越高，传统的等离子喷涂、气相沉积、激光熔覆等工艺可以在钢基体表面完成高熔点金属涂层制备，但是存在热应力较大等问题，同时对钢基体力学性能有影响，并且钢工件的其磨损性能以及抗高温烧蚀性能有待提高。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种金属涂层的制备方法，以使得在钢基体的表面形成金属涂层后，钢工件能够具有优异的耐磨损以及高温下抗烧损的特性。

本发明的第二个目的在于提供一种钢工件，其表面具有一层金属涂层，以使得其具有优异的耐磨损以及高温下抗烧损的特性。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

本发明提供了一种金属涂层的制备方法，其包括：利用电火花沉积工艺在钢基体的表面涂覆金属涂层，金属涂层为钨涂层或钼涂层，或钨涂层和钼涂层交替复合而成的钨钼合金复合涂层。

本发明还涉及一种钢工件，其包括钢基体，钢基体的表面涂覆有上述的制备方法制备得到的金属涂层。

本发明的金属涂层的制备方法在钢基体的表面制备出超高熔点纯金属涂层或者超高熔点复合合金金属涂层，保证得到的钢工件表面钨、钼、钨钼合金等高熔点金属涂层的可靠制备，最大限度的节约了资源、降低了成本，赋予了钢基体材料耐磨损、抗烧蚀等独特的机械、物理和化学性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是实施例6的钢工件的金属涂层的表面的SEM图；

图2是实施例6的钢工件的截面的SEM图。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施方式或实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

下面对本发明实施方式的金属涂层的制备方法以及钢工件进行具体说明。

本发明的一些实施方式提供了一种金属涂层的制备方法，其包括：利用电火花沉积工艺在钢基体的表面涂覆金属涂层，金属涂层为钨涂层或钼涂层，或钨涂层和钼涂层交替复合而成的钨钼合金复合涂层。

钨(W)因其熔点高达3410℃，室温强度高达800MPa，具有良好的化学稳定性以及高温特性，2000℃高温环境下的导热性能达(105±10)W/(m·K)，而1500℃时热膨胀系数仅为7.4×10^-6K^-1；基体材料表面涂覆钨涂层可广泛应用于电子、航空航天等领域，如火箭发动机及空间动力系统的喉衬材料、X射线和γ射线的器件材料、各种武器表面涂层及新型药型罩材料等。钼熔点很高，在自然界单质中名列第六，被称作难熔金属。钼的密度为10.23g/cm，约为钨的一半(钨密度19.36g/cm)。钼的热膨胀系数很低，20～100℃时为4.9×10/℃，钼的热传导率较高，为142.35W/(m·K)。钼的硬度较大，摩氏硬度为5～5.5。此外，钼、钨钼合金等高熔点金属作为钢基体的保护涂层，能够赋予了基体材料耐磨、抗烧蚀等独特的机械、物理和化学性能，具有熔点高、硬度高、耐磨性好以及导热率高和膨胀系数低、抗粘结和耐电弧侵蚀等优良性能，应用前景广泛。

通过电火花沉积工艺即脉冲微区电弧沉积技术，利用脉冲电路的充放电原理，采用导电材料作为工作电极(阳极)，在空气或特殊的气体中使之与被强化的金属工件(阴极)表面微小区域产生火花放电，在10^-5～10^-6s时间内电极与工件接触部位瞬间达到8000～25000℃的高温，在火花放电能量和电场作用下，将电极材料转移至工件表面，形成一层优质防护涂层的强化方法，电极材料与工件材料通过冶金结合形成强化层。该技术具有热影响区小，工件不变形，涂层与基体冶金结合强度高，工件温升低不影响基材力学性能等特点。