[发明专利]一种在金属表面制备金属间化合物涂层的工艺方法

权利要求书

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：

退火：首先对A金属材料进行退火处理，A金属材料为铁；

粗磨和抛光：对经过步骤处理后的A金属材料表面进行粗磨，然后抛光；

机械研磨预处理：将经过步骤处理后的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；

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。