[发明专利]一种铝合金表面复合梯度改性层的制备方法

权利要求书

1.一种铝合金表面复合梯度改性层的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)铝合金材料表面预处理：用砂纸对铝合金表面打磨，然后依次置于丙酮和无水乙醇中超声清洗5-10min并吹干，得到预处理后的铝合金材料；

(2)铝合金表面机械纳米合金化：将预处理后的铝合金材料放入高能球磨机附属的球磨罐中，同时放入钢球与铁粉，设置振头的超声振动频率为30-60Hz，通过超声振动驱动钢球对预处理后的铝合金材料表面进行撞击，处理时间为1-3h，最后在铝合金表面获得一定厚度且为纳米结构的铁合金化层；

(3)将步骤(2)处理后的铝合金装入气体渗氮炉或离子渗氮炉进行渗氮。

2.根据权利要求1所述的一种铝合金表面复合梯度改性层的制备方法，其特征在于：所述的钢球直径为4-8mm，所述的钢球、预处理后的铝合金材料与铁粉的质量比为6-10:3-6:1-3。

3.根据权利要求1所述的一种铝合金表面复合梯度改性层的制备方法，其特征在于：步骤(3)中气体渗氮工艺为：将步骤(2)处理后的铝合金悬挂在渗氮罐中间，随后将渗氮炉密封后向渗氮罐内通入氨气，待预分解炉和渗氮罐内气氛为100％的氨气后开始加热，升温速率为10℃/min；温度测量精度为±5℃，渗氮罐加热至450-550℃时，调整氨气流量和预分解炉的温度使罐内氮势至4.12-9.23atm^-1/2，在此温度保温4-12h，然后随炉冷却至罐内温度为100℃以下时，停氨并取出样品，气体氮化后的表层物相组成为Fe_xN化合物，α-Fe(N)固溶体以及α-Fe，表面硬度600-700HV。

4.根据权利要求3所述的一种铝合金表面复合梯度改性层的制备方法，其特征在于：所述的氨气的纯度≥99.95wt.％。

5.根据权利要求1所述的一种铝合金表面复合梯度改性层的制备方法，其特征在于：步骤(3)中离子渗氮工艺为：将步骤(2)处理后的铝合金清洗后放置在真空炉的阴极样品台中，密封炉体并抽真空至10^-4Pa，调节电源电压后通入少量的氩气进行离子轰击，以去除样品表面的剩余污垢，待打弧结束后，向炉内充入氮气和氩气，总压力为100-500Pa，并逐步调节电压和电流将样品升温至450-550℃保温4-8h；保温至规定时间后，缓慢调节阴极电压来降温，试样冷却到室温出炉，在冷却过程中继续抽真空以保持炉内真空度，离子氮化后的表层物相组成为FexN化合物，α-Fe(N)固溶体以及α-Fe，表面硬度650-720HV。

6.根据权利要求5所述的一种铝合金表面复合梯度改性层的制备方法，其特征在于：氮气与氩气的含量比为3:1-6:1。