[发明专利]一种锆钛基合金包埋渗铝层的制备方法

说明书

本发明提供了一种锆钛基合金包埋渗铝层的制备方法，涉及金属表面改性技术领域。本发明提供的制备方法，包括以下步骤：将锆钛基合金和含铝渗剂由下到上按第一层渗剂‑第一锆钛基合金‑第二层渗剂‑第二锆钛基合金‑第三层渗剂的顺序置于模具中，压实后，得到混合样品；在所述混合样品表面依次覆盖活性炭粉和碱金属卤化物后，依次进行热处理和冷却，得到锆钛基合金包埋渗铝层。本发明提供的制备方法，在实际应用过程中，无需采用特殊的加热炉，也无需在真空条件下进行热处理，简化操作工艺以及操作条件，技术难度小，设备投资少，适于大规模生产应用。

技术领域

本发明涉及金属表面改性技术领域，尤其涉及一种锆钛基合金包埋渗铝层的制备方法。

背景技术

与传统金属材料相比，钛及钛合金具有比强度高、屈强比大、优异的耐蚀性和良好的生物相容性等的材料特性，这使其在军事、航空航天等国防工业领域具有较广泛的应用，常被用于制造各种类型飞机、发动机及导弹的结构部件。

锆钛基合金具有优异的力学性能、优秀的耐腐蚀性能等特点，但其摩擦系数大，易发生严重的粘着磨损，极易剥落，无法对亚表层起到良好的保护作用，且其高温下易氧化，极大地影响了锆钛基合金结构的安全性和可靠性，阻碍了其进一步应用。

近年来，为了改良锆钛基合金的性能做了很多研究。在现有技术中，常用改性方法为固体粉末包埋法渗铝。粉末包埋法渗铝通常是将锆钛基合金在密封坩埚中或特制的渗铝罐中，在真空条件下进行高温热处理和扩散退火等工序，得到包埋渗铝锆钛基合金层。但大多粉末包埋法渗铝的制备工艺复杂，对热处理设备及热处理过程中的真空度要求极高，制备成本高，不适合工业应用。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种锆钛基合金包埋渗铝层的制备方法。本发明提供的制备方法简单，无需在密封或特制的加热炉中进行热处理，且对热处理中的真空度要求低，适合大规模生产。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供一种锆钛基合金包埋渗铝层的制备方法，包括以下步骤：

将锆钛基合金和含铝渗剂由下到上按第一层渗剂-第一锆钛基合金-第二层渗剂-第二锆钛基合金-第三层渗剂的顺序置于模具中，压实后，得到混合样品；

在所述混合样品表面依次覆盖活性炭粉和碱金属卤化物后，依次进行热处理和冷却，得到锆钛基合金包埋渗铝层；

所述活性炭粉和碱金属卤化物的质量比为1～3:4～6；

所述热处理的温度为800～1200℃，保温时间为3～5h；

由室温升温至所述热处理的温度的升温速率为8～10℃/min；

所述冷却的降温速率为1～3℃/min；

所述第一层渗剂、第二层渗剂和第三层渗剂的质量比为1～4：2～8：1～4；

所述碱金属卤化物包括氯化钠、氯化钾、溴化钠和溴化钾中的一种或多种。

优选地，所述活性炭粉的粒径为100～400目。

优选地，所述第一层渗剂、第二层渗剂和第三层渗剂独立地包括以下组分的原料：

Al粉末、Al₂O₃粉末、CeO₂和NH₄Cl；

所述Al粉末、Al₂O₃粉末、CeO₂和NH₄Cl的质量比为10～45：50～85：4：1。

优选地，所述Al粉末和Al₂O₃粉末的粒径独立地为1～10μm。