基于高频冲击方法的金属表面耐蚀耐磨覆层及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于高频冲击方法的金属表面耐蚀耐磨覆层的制备方法，其包括：(1)提供金属基体；(2)以钛合金制品为冲击介质，采用高频冲击方法冲击所述金属基体；冲击过程中，所述钛合金制品经塑性变形、局部破碎后形成的微屑掉落至所述金属基体表面，并在高频冲击机械能与化学能的综合作用下，在所述金属基体表面形成耐蚀耐磨覆层成品；所述钛合金制品中Ti的含量≥60wt％，Fe的含量≤10wt％。本发明专利技术还提供了一种金属表面耐蚀耐磨覆层。本发明专利技术的制备方法操作简单，适应性强，可有效提升金属基体表面的硬度、耐蚀性和耐磨性。耐蚀性和耐磨性。耐蚀性和耐磨性。

【技术实现步骤摘要】
基于高频冲击方法的金属表面耐蚀耐磨覆层及其制备方法


[0001]本专利技术涉及金属表面处理
，具体涉及基于高频冲击方法的金属表面耐蚀耐磨覆层及其制备方法。

技术介绍

[0002]为改善复杂金属零部件局部的力学性能，主要是通过表面处理的方法对构件局部进行处理，改善构件薄弱部位的性能，进而提高构件整体的使用性能。一般用喷涂、堆焊、激光熔覆、机械表面研磨等方法来改善局部区域的力学性能，但这些方法通常需在特定的生产条件下开展，操作复杂，损耗高，工艺条件要求苛刻，无法满足复杂工况下的使用要求。
[0003]中国专利CN201610184216.7公开了超声喷丸在金属表面合金化中的应用，其在超声冲击处理过程中加入合金化粉末，在将其热处理之后得到了致密的合金层组织。但这种方法容易导致合金层元素分布不均匀，且需在惰性气体氛围中热处理后，方能获得合金层，工艺复杂。中国专利CN201810208541.1公开了一种新型超声冲击金属表面机械合金化的方法其利用杆状合金或纯金属对板状纯金属超声冲击，通过改变超声冲击参数的条件下在板状纯金属表面生成了合金层。但是适用范围限于纯铜、纯银等硬度较低的工业纯金属，生成的新相呈树枝状，分布不均匀，合金层不致密，且由于该方法要求其使用的杆状金属需具有较高的硬度，故其无法在高强钢基体表面形成覆层。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种基于高频冲击方法的金属表面耐蚀耐磨覆层的制备方法，其操作简单、灵活，且合金化效率高，得到的覆层分布均匀致密，且硬度高，耐腐蚀性优良。
[0005]本专利技术还要解决的技术问题在于，提供一种金属表面耐蚀耐磨覆层。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于高频冲击方法的金属表面耐蚀耐磨覆层的制备方法，其包括：
[0007](1)提供金属基体；
[0008](2)以钛合金制品为冲击介质，采用高频冲击方法冲击所述金属基体；冲击过程中，所述钛合金制品经塑性变形、局部破碎后形成的微屑掉落至所述金属基体表面，并在高频冲击机械能与化学能的综合作用下，在所述金属基体表面形成耐蚀耐磨覆层成品；
[0009]所述钛合金制品中Ti的含量≥60wt％，Fe的含量≤10wt％。
[0010]作为上述技术方案的改进，所述钛合金制品按照重量百分比计包括以下组分：
[0011]Al 1～10％，V 1～10％，Fe 0.1～10％，余量为Ti和不可避免的杂质，其中，杂质的总含量≤0.5％。
[0012]作为上述技术方案的改进，所述钛合金制品按照重量百分比计包括以下组分：
[0013]Al 4.98％，V 3.78％，Fe 0.24％，余量为Ti和不可避免的杂质，其中，杂质的总含量为0.2％。
[0014]作为上述技术方案的改进，所述高频冲击方法为超声冲击法、高能喷丸法、超音速微粒轰击法中的一种或多种。
[0015]作为上述技术方案的改进，所述金属基体的材质为低碳钢、高碳钢、不锈钢、铸铁或低合金高强度钢。
[0016]作为上述技术方案的改进，所述高频冲击方法为超声冲击法，所述钛合金制品为钛合金冲击针，其包括锥形头部和柱状尾部，所述锥形头部的底面直径为6～12mm；所述柱状杆尾部的直径为3～8mm，长度为25～40mm，底部呈圆弧过渡。
[0017]作为上述技术方案的改进，超声冲击枪的移动速度为0.5～3m/min，冲击强度为1～3s/mm2，冲击频率为100～200Hz，冲击枪电源的发生频率为15～35kHz。
[0018]作为上述技术方案的改进，当所述金属基体为低合金高强度钢材质时，超声冲击枪的移动速度为0.5～2m/min，冲击强度为1.2～2s/mm2，冲击频率为130～180Hz，冲击枪电源的发生频率为15～25kHz。
[0019]作为上述技术方案的改进，步骤(1)包括：
[0020](1.1)提供金属基体，所述金属基体由轧制工艺、铸造工艺、锻造工艺、3D打印工艺或堆焊工艺制成；
[0021](1.2)对所述金属基体表面进行清洗。
[0022]相应的，本专利技术还提供了一种金属表面耐蚀耐磨覆层，其由上述的基于高频冲击方法的金属表面耐蚀耐磨覆层的制备方法制备而得。
[0023]实施本专利技术，具有以下有益效果：
[0024]1.本专利技术采用特定成分的钛合金制品作为冲击介质，采用高频冲击方法对金属基体进行冲击，在冲击过程中，钛合金制品经塑性变形、局部破碎后形成的微屑掉落至金属基体表面，并在高频冲击机械能与化学能的综合作用下，形成耐蚀耐磨覆层。这种耐蚀耐磨覆层分布均匀，组织致密，可有效提升金属基体的表面的硬度、耐蚀性和耐磨性。同时，高频冲击也在金属基体表面引入了有益的压应力，进而提升了金属基体的疲劳强度。
[0025]2.本专利技术采用特定成分的钛合金制品对于金属基体表面破坏小，可有效细化金属基体表面的晶粒，改善其应力分布，有效提升金属基体的各项性能。
[0026]3.本专利技术采用超声冲击法形成耐蚀耐磨覆层，其操作简单，可单人手持操作；且其损耗低，工艺适应性强，可适应于各种复杂的结构的整体或局部改性处理。
附图说明
[0027]图1是本专利技术实施例1中金属基体的表面的SEM图；
[0028]图2是本专利技术实施例2中金属基体表面的SEM图；
[0029]图3是本专利技术实施例2中金属基体截面的SEM图；
[0030]图4是本专利技术实施例2中金属基体截面元素线分布示意图；
[0031]图5是本专利技术实施例2中金属基体覆层的极化曲线图；
[0032]图6是本专利技术实施例3中金属基体表面的SEM图；
[0033]图7是本专利技术实施例3中金属基体表面的SEM图；
[0034]图8是本专利技术对比例1中金属基体表面的SEM图；
[0035]图9是本专利技术对比例2中金属基体界面的元素分布图。
具体实施方式
[0036]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作进一步地详细描述。
[0037]本专利技术提供了一种基于高频冲击方法的金属表面耐蚀耐磨覆层的制备方法，其包括以下步骤：
[0038](1)提供金属基体；
[0039]具体的，金属基体的材质为低碳钢、高碳钢、不锈钢、铸铁或低合金高强度钢，但不限于此。本专利技术中的制备工艺尤其适应于低合金高强度钢。
[0040]具体的，本专利技术中的金属基体可由轧制工艺、铸造工艺、锻造工艺、3D打印工艺、堆焊工艺加工而成。金属基体可为由3D打印工艺(增材制造)形成的材质均一的基体，也可为金属基材+堆焊层/打印层的结构，但不限于此。
[0041]具体的，在形成耐蚀耐磨覆层前，对金属基体表面进行清洗，以去除表面油污等杂质。
[0042](2)以钛合金制品为冲击介质，采用高频冲击方法冲击所述金属基体；冲击过程中，所述钛合金制品经塑性变形、局部破碎后形成的微屑掉落至所述金属基本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于高频冲击方法的金属表面耐蚀耐磨覆层的制备方法，其特征在于，包括：(1)提供金属基体；(2)以钛合金制品为冲击介质，采用高频冲击方法冲击所述金属基体；冲击过程中，所述钛合金制品经塑性变形、局部破碎后形成的微屑掉落至所述金属基体表面，并在高频冲击机械能与化学能的综合作用下，在所述金属基体表面形成耐蚀耐磨覆层成品；所述钛合金制品中Ti的含量≥60wt％，Fe的含量≤10wt％。2.如权利要求1所述的基于高频冲击方法的金属表面耐蚀耐磨覆层的制备方法，其特征在于，所述钛合金制品按照重量百分比计包括以下组分：Al 1～10％，V 1～10％，Fe 0.1～10％，余量为Ti和不可避免的杂质，其中，杂质的总含量≤0.5％。3.如权利要求1或2所述的基于高频冲击方法的金属表面耐蚀耐磨覆层的制备方法，其特征在于，所述钛合金制品按照重量百分比计包括以下组分：Al 4.98％，V 3.78％，Fe 0.24％，余量为Ti和不可避免的杂质，其中，杂质的总含量为0.2％。4.如权利要求1所述的基于高频冲击方法的金属表面耐蚀耐磨覆层的制备方法，其特征在于，所述高频冲击方法为超声冲击法、高能喷丸法、超音速微粒轰击法中的一种或多种。5.如权利要求1所述的基于高频冲击方法的金属表面耐蚀耐磨覆层的制备方法，其特征在于，所述金属基体的材质为低碳钢、高碳钢、不锈钢、铸铁或低合金...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘川，王剑飞，严连菊，林昌华，
申请(专利权)人：刘川，
类型：发明
国别省市：