[发明专利]一种提高基体减摩耐磨性能的方法

说明书

本发明公开了一种提高基体减摩耐磨性能的方法，属于摩擦磨损技术领域。本发明的方法是先将合金粉末熔覆在基体表面形成熔覆层，之后对熔覆层依次进行织构和渗硫处理，在基体表面形成具有减摩耐磨性能的织构离子渗硫熔覆层，以提高基体的减摩耐磨性能，增加基体使用效率和使用寿命。

技术领域

本发明属于摩擦磨损技术领域，具体涉及一种提高基体减摩耐磨性能的方法。

背景技术

摩擦导致的磨损是导致机械设备失效的主要原因，目前全球大约有80％的零件损坏是由各种形式的磨损引起的。离子渗硫是我国独立发展起来的渗硫新技术，是一种原位合成工艺，因节能、无污染而被誉为“绿色”渗硫技术，可实现低温渗硫；但硫原子半径较大，在金属中扩散困难，故渗硫层一般较薄，因此在服役中容易发生磨损，其减摩效果及服役寿命仍有待进一步提高。因而，在渗硫技术的基础上寻求一种更为有效的减摩耐磨方法，是当前领域面临的重要问题。

发明内容

本发明提供了一种提高基体减摩耐磨性能的方法，是先将合金粉末熔覆在基体表面形成熔覆层，之后对熔覆层依次进行微织构和渗硫处理，在基体表面形成具有减摩耐磨性能的微织构离子渗硫熔覆层，以提高基体的减摩耐磨性能。

在本发明中，微织构是在熔覆层表面进行处理，形成织构图案，织构图案为凹坑阵列或平行沟槽。其中，凹坑阵列的凹坑直径为100～500μm，圆心距为150～1500μm；平行沟槽的宽度为50～200μm，中心距为50～500μm。

在本发明中，微织构处理过程在激光打标机中进行。凹坑阵列由如下参数织构而成：打标速度100～1000mm/s、功率5～20W、填充半径0.001～0.05mm、打标次数1～10次、空跳速度3000mm/s、Q频25khz、Q释放1μs。平行沟槽由如下参数织构而成：打标速度100～1000mm/s、功率5～20W、打标次数1～10次、空跳速度3000mm/s、Q频25khz、Q释放1μs。

在进行微织构处理前，可对熔覆层表面进行打磨，优选地，采用砂纸打磨；进一步优选地，分别用600#、1000#、1500#、2000#砂纸依次打磨。

在本发明中，熔覆选自激光熔覆。激光熔覆参数为：激光功率为1500～5000W，熔覆速度为200～800mm/min，搭接率为20～50％。在熔覆之前，可优选地对基体表面进行打磨，以去除氧化皮。

在本发明中，合金粉末包括但不限于高熵合金、镍基合金、铁基合金、钴基合金及其它激光熔覆常用的合金粉末。在熔覆过程中，合金粉末的厚度优选为0.8～2mm。

在本发明中，高熵合金可以选自含减摩硫化物生成元素的多主元高熵合金。

在本发明中，渗硫处理采用的是离子渗硫的方法，渗硫处理参数为：电压520～750V，保温温度210～290℃，H₂S气流量20～30sccm，保温时间2～3h。

在打标构建微织构过程中，由于烧蚀作用，会在织构图案表面形成氧化物和凸起的毛刺，因此，在进行渗硫处理之前，需要对织构图案进行打磨，以消除火山口或毛刺。打磨可优选地采用2000#砂纸打磨。

本发明提供了一种具有减摩耐磨性能的产品，该产品包括基体和制备在基体表面的微织构离子渗硫层，其中，微织构离子渗硫层以下述方法制备在基体表面：先将合金粉末熔覆在基体表面形成熔覆层，之后对熔覆层依次进行微织构和渗硫处理，在基体表面形成具有减摩耐磨性能的微织构离子渗硫层。

上述具有减摩耐磨性能的产品可以是金属工件，例如为高压柱塞、液压支架、滑动轴承、低速变速箱齿轮、冲压模、凿岩机活塞或汽缸套筒等。