钛合金表面纳米金刚石颗粒增强耐磨涂层的制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114774907A(43)申请公布日2022.07.22(21)申请号202210458109.4C22C26/00(2006.01)(22)申请日2022.04.28(71)申请人太原理工大学地址030024山西省太原市迎泽西大街79号(72)发明人于盛旺屈帅武高洁郑可马永黑鸿君王永胜(74)专利代理机构太原倍智知识产权代理事务所(普通合伙)14111专利代理师张宏(51)Int.Cl.C23C24/08(2006.01)B22F1/00(2022.01)B22F3/10(2006.01)B22F7/04(2006.01)权利要求书2页说明书8页附图2页(54)发明名称钛合金表面纳米金刚石颗粒增强耐磨涂层的制备方法(57)摘要本发明为一种钛合金表面纳米金刚石颗粒增强耐磨涂层的制备方法，属于金属材料表面改性技术领域。该方法先采用砂纸将钛合金基体材料表面打磨粗化，然后刷涂一层有机胶粘剂，将纳米尺度的金刚石粉末和含Ti的金属/合金粉末进行混合并撒在胶粘剂表面，利用胶粘剂将粉末固定，烘干后在粉末上方覆盖石墨纸并压紧，然后将其放入真空设备中进行高温加热处理，随炉冷却至室温后取出工件并去掉石墨纸，再将工件放入马弗炉中进行低温加热处理，消除应力的同时通过氧化去除表面残余石墨纸，最后即得到钛合金表面纳米金刚石颗粒增强耐磨涂层。该方法制备的涂层和基体之间可实现冶金结合，同时具有良好的耐磨性，制备方法简单，适合进行工业化生产。CN114774907ACN114774907A权利要求书1/2页1.一种钛合金表面纳米金刚石颗粒增强耐磨涂层的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：1）钛合金材料预处理：采用砂纸对钛合金基体材料表面进行研磨，去除污垢及氧化膜的同时，使表面产生单一方向的划痕或多方向的划痕，形成粗化表面，表面粗糙度Ra为0.1~1.5μm；2）混合粉末：将纳米尺度的金刚石粉末和含Ti的金属或合金粉末按照1:3~1:20的体积百分比进行混合，制成金刚石/金属或金刚石/合金混合粉末；3）粉末固定：在钛合金基体材料的粗化表面刷涂一层有机胶粘剂，将金刚石/金属或金刚石/合金混合粉末均匀撒落在有机胶粘剂上，利用有机胶粘剂固定混合粉末，然后放入干燥箱中将有机胶粘剂烘干，在钛合金基体材料表面得到金刚石/金属或金刚石/合金预粘附层；4）制备耐磨层：在钛合金基体材料表面的金刚石/金属或金刚石/合金预粘附层上方覆盖石墨纸并压紧，然后将其整体放入真空加热设备中，进行高温加热处理，利用高温扩散化学反应，实现钛合金基体材料、金刚石粉末和Ti的金属或合金粉末的扩散连接，随炉冷却至室温后取出钛合金基体材料并去掉石墨纸，初步在钛合金基体材料表面得到金刚石颗粒增强耐磨涂层；5）低温回火：将钛合金基体材料放入马弗炉中进行低温加热并随炉冷却，消除应力的同时通过氧化去除表面残余石墨纸，最终得到钛合金表面纳米金刚石颗粒增强耐磨涂层。2.根据权利要求1所述的钛合金表面纳米金刚石颗粒增强耐磨涂层的制备方法，其特征在于：步骤2）中，金刚石粉末的粒径为100nm~1000nm，含Ti的金属或合金粉末的粒径为100nm~1500nm。3.根据权利要求1或2所述的钛合金表面纳米金刚石颗粒增强耐磨涂层的制备方法，其特征在于：含Ti的金属或合金粉末为AgCuTi合金或CuSnTi合金或两种合金中元素的金属混合粉末，AgCuTi合金或金属混合粉末中Ti含量为3~7%，AgCu的质量比为72:28且二者共占93~97%；CuSnTi合金或金属混合粉末中Ti含量为10~15%，Sn含量为10~20%，余量为Cu。4.根据权利要求1或2所述的钛合金表面纳米金刚石颗粒增强耐磨涂层的制备方法，其特征在于：步骤3）中，干燥箱的烘干温度为30~200°C、时间为10min~2h。5.根据权利要求3所述的钛合金表面纳米金刚石颗粒增强耐磨涂层的制备方法，其特征在于：步骤4）中，使用真空加热设备进行高温加热处理时，采用AgCuTi合金或金属混合粉末时，加热至最高温度为750~920℃、保温时间为3~20min；采用CuSnTi合金或金属混合粉末时，加热至最高温度为880~1000℃、保温时间为5~30min。6.根据权利要求5所述的钛合金表面纳米金刚石颗粒增强耐磨涂层的制备方法，其特征在于：步骤4）中，使用真空加热设备进行高温加热处理时，采用分段加热方式，具体如下：采用AgCuTi合金或金属混合粉末时，分六段加热，第一段加热至300℃，升温速率为5℃/min，保温3min；第二段加热至400℃，升温速率为8℃/min，保温3min；第三段加热至500℃，升温速率为8℃/min，保温3min；第四段加热至600℃，升温速率为10℃/min，保温3min，