[发明专利]一种感应烧结法用于电子束熔覆制备涂层的方法及应用

说明书

本发明公开一种感应烧结法用于电子束熔覆制备涂层的方法，将糊状或膏状的粉末通过金属注射成型法挤压在待熔覆的基材表面上，然后采用感应烧结法以形成预置层，对预置层进行电子束熔覆即得复合涂层，最后将复合涂层进行热处理。本发明值得的涂层具有较好的机械力学性能。本发明针对人工髋关节摩擦副的球头和髋臼的摩擦磨损及其结合层的质量问题，提供一种感应烧结法用于电子束熔覆制备涂层的方法及应用制备的石墨烯掺杂金刚石涂层改善人工髋关节表面的硬度、膜/基结合强度，耐磨性和耐腐蚀性能以及良好的生物兼容性的性能，解决现有技术金属材质的问题。

技术领域

本发明涉及涂层制备领域，尤其涉及一种感应烧结法用于电子束熔覆制备涂层的方法及应用。

背景技术

熔覆涂层技术是一种材料表面处理技术，可以大幅度改善工件表面性能，具有生产效率高、生产成本低、可获得大面积熔覆层等优点，在工业生产中具有广泛的应用。熔覆涂层的制备技术主要有激光熔覆、氩弧熔覆、等离子熔覆，电子束熔覆以及高频感应熔覆。相比于其他熔覆涂层技术，虽然高频感应熔覆技术的应用成本较低，能提供高的功率密度，在加热表面及深度上有高度灵活的选择性，不产生物理污染，能在各种载气中工作，符合环保和可持续发展的路线，是绿色环保型加热工艺之一，具有广泛的应用价值。但熔覆层仍然存在一些缺陷，比如：熔覆层结合不充分，表面质量过差，熔覆层出现气泡、裂纹，存有残余应力。特别是陶瓷材料，在熔覆成形过程中材料经历极冷极热作用而产生较大热应力，极易出现裂纹和气孔等缺陷，解决感应熔覆陶瓷件中的裂纹和气孔等缺陷成为目前研究的重点。

金属粉末注射成型技术(metal injection molding，MIM)结合了粉末冶金和注塑成型两方面的势，特别适合生产小型、复杂、精密和高性能的金属零部件尤其是对熔点高、硬度大、难以机械原料粘结剂和刀片型号加工的金属产品，比如硬质合金刀片更加合适。金属注射成型具有原料利用率高、批量生产成本低等优点，是当今粉末冶金领域发展最快、应用潜力最高的新型粉末冶金近净成形技术，已广泛应用于不锈钢、硬质合金、钛合金、磁性材料等多种材料体系。金属粉末注射成型技术简称结合了粉末冶金和注塑成型两方面的势，特别适合生产小型、复杂、精密和高性能的金属零部件尤其是对熔点高、硬度大、难以机械原料粘结剂和刀片型号加工的金属产品，比如硬质合金刀片更加合适，因而广泛应用于电子信息工程、汽车、机械、五金、兵器及航空航天等工业领域，被誉为“当今最热门的零部件成形技术”和“21世纪的成形技术”.

感应加热是利用感应螺线管线圈中的交变电磁场在工件中产生涡流发热使工件达到加热的目的，属非接触加热方式，能提供高的功率密度，损耗非常低，在加热表面及深度上有高度灵活的选择性，不产生物理污染，能在各种载气中工作，符合环保和可持续发展的路线，是绿色环保型加热工艺之一。

电子束熔覆技术属于高能束焊接的一种，它与其它焊接方法的对比，电子束熔覆特点如下：焊接时不需要填充焊丝或其他材料；超精密焊接，焊接深度可在0.05～100mm范围内精确控制；焊缝深宽比大，热影响区小，使焊后工件变形小；可进行数控精密焊接，能焊接复杂几何形状；焊后不需要进行焊缝表面处理和加工，大大减少机加工工作量；焊接速度快，效率高，特别适合大批量生产；可焊接各种金属，包括不同种金属和难熔金属；由于焊接是在真空中进行，还可采用扫描搅拌焊接，因而有利于焊接过程中气体杂质的排出，且焊缝表面光亮美观、无氧化现象。电子束熔覆技术的应用涵盖了从薄膜到大厚度材料的零件焊接，使机械零件的设计具有了更多的自由度。因此广泛应用于汽车工业.医疗，航空、航天工程，交通，能源。