[发明专利]一种发动机钢铁材料零件表面抗积碳涂层的制备方法

摘要

本发明公开了一种发动机钢铁材料零件表面抗积碳涂层的制备方法。该方法步骤如下：表面平整、清洗处理；化学抛光；化学分解沉积Si膜；氧化处理。调节温度、压力、流量、保温时间等工艺参数，控制Si、O元素的扩散和渗透过程，改变材料表面层成分、结构及与基体的结合力，获得致密、粘着、结构可控的FeSi/Si/SiO2涂层，在发动机钢铁材料零件表面获得FeSi/Si/SiO2梯度过渡的复合膜层。该复合膜与基体结合力强，组织致密，内应力小，该复合膜惰性光滑，具有一定韧性，耐高温，耐腐蚀，抗粘结等特点赋予材料新的表面特性，隔离金属与有机物的直接接触，阻止有机胶质物的粘附沉积，改善抗积碳性能。

主权项

一种发动机钢铁材料零件表面抗积碳涂层的制备方法，其特征在于该方法的步骤如下：1)表面平整、清洗处理：发动机钢铁材料零件表面打磨加工，平整样品表面，除去表面污物和铁锈，平整后样品放入丙酮中在超声波作用下浸泡20‑35min，除油污和杂质，洁净工作表面，去离子水冲洗消除丙酮沾污；2)化学抛光：将步骤1)清洗干净样品投入化学抛光液中化学抛光3‑5 min，使表面粗糙度降到0.4μm以下，化学抛光所用溶液为草酸溶液，浓度为50‑100g/L，常温常压处理，抛光后去离子水冲洗，吹干待用；3)热化学分解沉积Si膜：将上述步骤2）处理样品装入程序控温真空管式炉中，抽真空到3‑5Pa，通高纯N2吹扫，加热使待处理样品升温到500‑650℃，以N2为载气，SiH4为工作气，气体流量比：N2 ：SiH4 =9：1，气体流速为30ml/min~100 ml/min，控制程序控温真空管式炉压力50‑200Pa，沉积时间30‑120min，得到含有Si组分的表面层；4)热氧化处理：将上述步骤3）处理后样品在空气气氛下氧化保温60‑120min，温度为500‑650℃，压力保持常压，一方面促使吸附在基体材料与Si层交界面处的活性Si原子向基体内部扩散，形成FeSi过渡层，使Si层与金属基体之间不仅有机械的物理结合，还促进了Si组分的梯度变化，强化了Si层与金属基体之间的化学结合，增强涂层与基体结合力；另一方面Si层与空气接触的外表面被氧化生成致密的SiO2陶瓷钝化膜层，改善表面特性，提高抗积碳性能。