[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

说明书

本发明属于表面涂层技术领域，具体为一种在金属表面制备金属间化合物涂层的工艺方法，于解决现有金属表面涂层技术能耗大、制备周期长、化学产物较多且涂层结合力较差等问题，本工艺方法包括以下步骤：退火；粗磨和抛光；机械研磨预处理；放电等离子烧结。本工艺方法将表面机械研磨预处理和放电等离子烧结进行了巧妙结合，表面机械研磨预处理能够在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，这有利于后期放电等离子烧结为原子的扩散和化学反应提升扩散通道和扩散激活能，整个制备过程中能耗较小、制备周期较短，产生的化学产物少，通过本工艺方法合成的金属间化合物涂层具体有良好的力学性能、耐蚀性以及高温下的抗氧化性。

技术领域

本发明属于表面涂层技术领域，具体为一种在金属表面制备金属间化合物涂层的工艺方法。

背景技术

金属表面涂层技术的研究有着悠久的历史，传统的方法包括激光熔覆、电镀、化学沉积和热喷涂等涂层制备技术得到广泛应用。但在生产加工中却存在着众多问题，如，能耗较大、制备周期较长，化学产物较多和涂层结合力较差等问题。

发明内容

本发明的目的在于解决现有金属表面涂层技术能耗大、制备周期长、化学产物较多且涂层结合力较差等问题，提供了一种在金属表面制备金属间化合物涂层的工艺方法，通过该工艺方法能耗小，减少了生产周期，降低了生产成本，而且得到的金属化合物涂层具有良好力学性能以及较强的耐蚀性。

本发明解决其技术问题的技术方案是：

一种在金属表面制备金属间化合物涂层的工艺方法，包括以下步骤：

①退火：首先对A金属材料进行退火处理；

②粗磨和抛光：对经过步骤①处理后的A金属材料表面进行粗磨（去除A金属表面存在的退火缺陷），然后抛光（消除A金属表面杂质，避免后期加工所造成的污染）；

③机械研磨预处理：将经过步骤②处理后的A金属材料再进行表面机械研磨预处理，即用A金属弹丸打击A金属材料的表面完成机械研磨预处理；

④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③处理之后的A金属材料表面，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，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。

本工艺方法将表面机械研磨预处理技术和放电等离子烧结技术进行了结合，其中表面机械研磨预处理能够在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，所形成的纳米晶的变形层在改善A金属材料机械性能等方面展示出了卓越的作用，同时在A金属材料表面中产生了大量非平衡缺陷（高密度位错、晶界等），而这种活化现象的产生，则有利于后期放电等离子烧结在进行超细晶金属材料表面处理时，为原子的扩散和反应提升扩散通道和扩散激活能，放电等离子烧结中的脉冲电流产生放电等离子能加速A金属和B金属间扩散、固溶和相互反应，并使A金属和B金属间的化合物涂层快速烧结成形；放电等离子烧结技术具有升温速度快、烧结时间短、组织结构可控、节能环保等鲜明特点，从而整个制备过程中能耗较小、制备周期较短。通过本方法能在A金属材料的表面形成A金属和B金属间的化合物涂层以及B金属层，通过本工艺方法制备金属间化合物涂层产生的化学产物少，十分环保，通过本工艺方法合成的金属间化合物涂层具体有良好的力学性能（比如说硬度以及耐磨性等）、耐蚀性以及高温下的抗氧化性。