一种表面处理ZTA颗粒增强钢铁基复合耐磨件的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109513905A(43)申请公布日2019.03.26(21)申请号201811620521.1C23C14/18(2006.01)(22)申请日2018.12.28C23C18/32(2006.01)C23C18/18(2006.01)(71)申请人西安交通大学地址710049陕西省西安市咸宁西路28号申请人广西长城机械股份有限公司(72)发明人李烨飞李聪郑巧玲高义民李博刘志伟赵四勇(74)专利代理机构西安通大专利代理有限责任公司61200代理人高博(51)Int.Cl.B22D23/04(2006.01)B22F1/02(2006.01)B22F3/11(2006.01)C23C14/35(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图1页(54)发明名称一种表面处理ZTA颗粒增强钢铁基复合耐磨件的制备方法(57)摘要本发明公开了一种表面处理ZTA颗粒增强钢铁基复合耐磨件的制备方法，对ZTA颗粒进行活化处理，然后采用直流磁控溅射法在ZTA颗粒表面镀覆金属铬；然后进行敏化和活化处理，采用化学镀对ZTA颗粒进行表面改性，将镀覆Cr-Ni层的ZTA颗粒和Ni粉、Al粉和Cr粉末填入石墨模具，真空烧结获得具有蜂窝状结构的预制体；采用铸渗法浇注金属液，冷却后得到具有钉扎作用的增强钢铁基复合耐磨件。本发明通过物理气相沉积(PVD)和化学镀引入的活性元素可优化ZTA颗粒和金属间的结合方式，使界面结合由机械结合转化为冶金结合，具有较高的结合强度。CN109513905ACN109513905A权利要求书1/1页1.一种表面处理ZTA颗粒增强钢铁基复合耐磨件的制备方法，其特征在于，对ZTA颗粒进行活化处理，然后采用直流磁控溅射法在ZTA颗粒表面镀覆金属铬；然后进行敏化和活化处理，采用化学镀对ZTA颗粒进行表面改性，将镀覆Cr-Ni层的ZTA颗粒和Ni粉、Al粉和Cr粉末填入石墨模具，真空烧结获得具有蜂窝状结构的预制体；采用铸渗法浇注金属液，冷却后得到具有钉扎作用的增强钢铁基复合耐磨件。2.根据权利要求1所述的表面处理ZTA颗粒增强钢铁基复合耐磨件的制备方法，其特征在于，将ZTA颗粒放入丙酮中浸泡，随后酸洗，接着依次使用超声波和去离子水清洗，将清洗后的ZTA颗粒烘干完成活化处理。3.根据权利要求2所述的表面处理ZTA颗粒增强钢铁基复合耐磨件的制备方法，其特征在于，浸泡时间为10～30min，超声波清洗时间为5～15min，采用电热恒温鼓风干燥箱进行烘干处理。4.根据权利要求1所述的表面处理ZTA颗粒增强钢铁基复合耐磨件的制备方法，其特征在于，采用直流磁控溅射法在ZTA表面镀覆金属铬的过程中，对基体不预加热，沉积室初始真空度为(2.0～3.0)×10-2Pa，选择纯度99.99％的氩气为工作保护气体，在工作室内颗粒以反复旋转下落的形式穿过沉积区，水平旋转速度<80～120m/min，垂直下落速度<3～6m/s，ZTA颗微粒表面获得厚度均匀的铬膜。5.根据权利要求4所述的表面处理ZTA颗粒增强钢铁基复合耐磨件的制备方法，其特征在于，镀覆处理工艺如下：正离子加速电压200～280V，溅射电流10～15A，溅射功率3300～4000W，基体温度约为100℃，工作气压(1.0～3.0)×10-1Pa，镀覆时间为0.5～10h。6.根据权利要求5所述的表面处理ZTA颗粒增强钢铁基复合耐磨件的制备方法，其特征在于，在200～300℃退火处理1～5h。7.根据权利要求1所述的表面处理ZTA颗粒增强钢铁基复合耐磨件的制备方法，其特征在于，使用丙酮超声清洗镀铬的ZTA颗粒10～30min，随后用去离子水清洗，烘干，放入SnCl2溶液进行敏化处理，用PdCl2溶液进行活化处理，然后放入NaH2PO2溶液中去除表面Pd元素，无水乙醇清洗后的ZTA颗粒置于镀液中施镀1～10h，施镀温度为50～70℃，使ZTA颗粒表现出核壳结构。8.根据权利要求7所述的表面处理ZTA颗粒增强钢铁基复合耐磨件的制备方法，其特征在于，SnCl2溶液的浓度为5～15g/L，处理时间为10～15min；PdCl2溶液的浓度为0.3～0.6g/L，NaH2PO2溶液的浓度为5～15g/L，镀层厚度为2～13μm。9.根据权利要求1所述的表面处理ZTA颗粒增强钢铁基复合耐磨件的制备方法，其特征在于，将Ni粉、Al粉和Cr粉按1：1：1的质量比混合均匀，以8～12℃/min的恒定升温速率加热至1300～1450℃烧结，保温1～5h后随炉冷却，得到ZTA颗粒呈蜂窝状结构的预制体。10.根据权利要求1所述的表面处理ZTA颗粒增强钢铁基复合耐磨件的制备方法，其特征在于，金属液采用铬镍低合金铸铁、合金钢、高锰钢或高铬铸铁，浇注温