專利名稱：一種金屬表面陶瓷化方法
技術領域：
本發(fā)明涉及材料技術領域，具體地說是一種通過熔釬焊附加過渡層在金屬表面陶瓷化方法。
背景技術：
隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，對材料表面的要求越來越苛刻，特別是金屬的表面在許多場合都 需要進行處理以獲得耐磨、絕緣等性能，陶瓷材料由于具有絕緣、耐蝕、耐磨等特點在許多 工程領域顯示出了特有的應用優(yōu)勢，但是陶瓷材料脆性大，加工性能差，因此其應用一直受 到限制。通過進行金屬表面陶瓷化改性可以提高材料表面的耐磨、耐蝕等性能，并且可以使 金屬表面絕緣。由于含鋼等黑金屬與陶瓷之間的線脹系數(shù)差異大，兩者之間的直接連接非常 困難，接頭殘余應力往往導致陶瓷層發(fā)生開裂，強度很難保證。微弧氧化(微等離子體氧化 )是一種在金屬表面原位生成陶瓷的方法，可以有效的保證陶瓷膜層與金屬基體的結(jié)合力， 同時還有工藝簡單、效率高、無污染等優(yōu)點，因此在航空航天、電子信息、運載機械、化工 設備及儀器儀表行業(yè)都有廣泛的應用。但這種方法一般只局限在鋁、鎂、鈦、鎬、鈮等材料 表面形成陶瓷層，不適于對鋼等更為廣泛的材料進行表面處理。比如在鋼表面采用等離子噴 涂的方式進行陶瓷化，陶瓷與基體的結(jié)合性能欠佳。同時，如果在鈦合金表面直接進行微弧 氧化獲得的陶瓷與基體的結(jié)合強度也難以提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服上述現(xiàn)有技術的不足，提供一種工藝簡單、結(jié)合性能好、結(jié)合強度 高、不易開裂的在金屬表面陶瓷化方法。 本發(fā)明可以通過如下措施達到
一種金屬表面陶瓷化方法，其特征在于步驟如下
第一步，在金屬表面通過熔釬焊的方法堆焊一層鋁基堆焊層，可以根據(jù)處理面積的大小 決定采用焊接道數(shù)的多少，堆焊層與基體之間通過釬焊的方式連接，也就是基體并沒有發(fā)生 熔化，依靠熔化的鋁基填充材料在基體表面潤濕鋪展形成連接，為了提高鋁基釬料對母材金 屬的潤濕性，可以做如下處理，基體表面鍍鋅或者在基體表面刷涂氟化物釬劑，焊接完畢以 后，鋁和金屬基體通過中間的界面化合物層連接在一起，實際中如果需要控制界面層的厚度，可以在金屬基體的背面附加水冷裝置，以減小界面擴散層的厚度，
第二步，根據(jù)結(jié)構(gòu)的實際要求確定覆蓋在金屬基體表面上的鋁層厚度，比如可以采用線 切割的方法將多余的鋁堆焊層切除，將鋁的表面進行打磨，以清除線切割等加工造成的表面 不平，然后進行去油、水洗處理，得到金屬基體-鋁層復合體，
第三步，采用絕緣涂料將不需要微弧氧化的部分保護，然后對金屬-鋁層復合體的表面 進行微弧氧化，在鋁層表面獲得原位生長的氧化鋁陶瓷，陶瓷膜層通過鋁-界面層與金屬基 體結(jié)合在一起，實現(xiàn)金屬基體表面耐蝕、絕緣等的使用要求，最后經(jīng)過水洗、烘干，便獲得 金屬-界面擴散層-鋁-陶瓷的復合體系，完成了對金屬的表面改性處理。
本發(fā)明通過以上的處理便可以在金屬表面獲得金屬-界面擴散層-鋁-陶瓷組成的結(jié)構(gòu)體 系，完成對一些金屬基體的表面陶瓷化處理，該發(fā)明的優(yōu)點是通過熔釬焊的方式在金屬基體 表面附加鋁堆焊層，從而不但避免了母材的熔化，也消除了微弧氧化方法處理某些金屬的限 制，同時也可以使鋁的微弧氧化工藝比較成熟、氧化鋁陶瓷與鋁的結(jié)合力強等優(yōu)點在其他金 屬表面改性中得到應用，并且由于微弧氧化是在鋁的表面原位生成陶瓷，可以使得膜層與基 體結(jié)合牢固，陶瓷膜致密均勻。
具體實施例方式
下面結(jié)合實施例和實施方式對本發(fā)明作進一步描述
實施例將氟化物釬劑與丙酮混合成膏狀，然后用刷子刷涂在TC4鈦合金表面，選用鋁 硅合金焊絲在在氬氣保護下在待處理鈦合金表面以熔釬焊的方式堆焊，焊接方法為MIG焊，
焊接電流69A，焊接電壓12.0V，焊接速度4. Om/min，堆焊層與基體之間通過釬焊的方式連接 ，焊接完畢后，將弧狀的鋁堆焊層進行切平、去油、水洗處理，便形成了金屬基體-鋁層復 合體，然后對復合體中的鋁表面進行微弧氧化，微弧氧化電壓700V，電流5A，處理時間10分 鐘，則在鋁表面形成了40ym左右的氧化鋁陶瓷層，陶瓷層通過鋁以及界面層與鈦合金基體 結(jié)合在一起，最終獲得了具有陶瓷化表面的復合體系，完成了對鈦合金表面的處理。
實施方式l:本實施方式的金屬表面熔釬焊附加過渡層陶瓷化方法包括以下步驟一、 利用熔釬焊的方式在待處理金屬基體表面堆焊鋁堆焊層，焊接時采用合適的焊接參數(shù)，避免 熔化基體金屬，使得堆焊層與基體之間形成釬焊連接，二、處理完畢以后，在待處理表面便 覆蓋了一層通過熔釬焊方式形成的鋁堆焊層，然后對堆焊層進行機械加工，在金屬基體表面 保留一定厚度的鋁層，并對覆蓋在金屬基體上的鋁表面進行打磨、去油、水洗處理，三、然 后采用絕緣涂料將不需要微弧氧化的部分保護，然后對金屬基體-鋁層復合體的表面進行微 弧氧化，最后經(jīng)過水洗、烘干，便獲得金屬-界面擴散層-鋁-陶瓷的復合體系，完成了對金屬的表面改性處理。
實施方式2:本實施方式在步驟一中，堆焊層的焊接可以采用采用MIG熔釬焊的方法進行 ，為提高鋁基填充材料對金屬基體的潤濕性，可作如下處理，對于鋼基體，將待處理表面鍍 鋅，對于鈦板，可以將氟化物釬劑與丙酮混合，然后刷涂在其表面，厚度一般在O. 1-0. 2mm 左右，其它與實施方式l相同，此不贅述。
實施方式3:本實施方式在步驟l中，堆焊層的焊接可以采用激光熔釬焊的方法進行，激 光焊時需要氬氣保護，焊絲采用鋁基藥芯焊絲，其它與實施方式l相同，此不贅述。
實施方式4:本實施方式在步驟一中，將多余的堆焊層切除，然后經(jīng)過打磨、去油、水 洗處理，再將不需處理的表面采用絕緣涂料保護，對鋁層表面進行微弧氧化處理，最后在鋁 層表面獲得原位生長的氧化鋁陶瓷，其它與實施方式l相同，此不贅述。
權利要求
1.一種金屬表面陶瓷化方法，其特征在于步驟如下第一步，在金屬表面通過熔釬焊的方法堆焊一層鋁基堆焊層，第二步，對鋁基堆焊層進行打磨、去油、水洗處理，得到金屬基體-鋁層復合體，第三步，對金屬基體-鋁層復合體的表面進行微弧氧化，在鋁層表面獲得原位生長的氧化鋁陶瓷，陶瓷膜層通過鋁-界面層與金屬基體結(jié)合在一起，再經(jīng)水洗、烘干即完成了對金屬的表面改性處理。
2.根據(jù)權利要求l所述的一種金屬表面陶瓷化方法，其特征在于根據(jù) 處理基體表面的尺寸決定堆焊道數(shù)。
3.根據(jù)權利要求l所述的一種金屬表面陶瓷化方法，其特征在于熔釬焊接時在金屬基體背面配置水冷裝置。
4.根據(jù)權利要求l所述的一種金屬表面陶瓷化方法，其特征在于采用線切割的方法將多余 的鋁堆焊層切除。
全文摘要
本發(fā)明涉及材料技術領域，具體地說是一種通過熔釬焊附加過渡層在金屬表面進行陶瓷化的方法，其步驟為一、在金屬表面通過熔釬焊的方法堆焊一層鋁基堆焊層，二、對鋁基堆焊層進行表面處理，三、進行微弧氧化后經(jīng)過水洗、烘干便獲得金屬-界面擴散層-鋁-陶瓷的復合體系，完成了對金屬的表面改性處理，該發(fā)明的優(yōu)點是通過熔釬焊的方式在金屬基體表面附加鋁堆焊層，從而不但避免了母材的熔化，也消除了微弧氧化方法處理某些金屬的限制，同時也可以使鋁的微弧氧化工藝比較成熟、氧化鋁陶瓷與鋁的結(jié)合力強等優(yōu)點在其他金屬表面改性中得到應用，并且由于微弧氧化是在鋁的表面原位生成陶瓷，可以使得膜層與基體結(jié)合牢固，陶瓷膜致密均勻。
文檔編號B23K1/00GK101618471SQ200910304859
公開日2010年1月6日 申請日期2009年7月27日 優(yōu)先權日2009年7月27日
發(fā)明者暢 喬, 馮吉才, 張洪濤 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(威海)