[发明专利]一种提高金属表面耐磨性的复合处理方法

说明书

本发明公开了一种提高金属表面耐磨性的复合处理方法，该方法先是在准备好需要加工的金属试样上，采用激光加工的方式在金属试样块上进行不同尺寸和不同形状微凹坑的制备；最后是对于已用激光加工过的金属试样块，采用电火花沉积技术在其表面沉积一层具有较高硬度的合金涂层。本发明是将表面织构法和电火花沉积法相结合在一起，应用在金属表面上进行表面性能的改善，通过该复合处理加工技术提高其金属表面耐磨性，不仅可以应用在各个方面，还为一些耐磨性较差的零件提高了寿命，同时也解决了工艺单一和性能较差的问题。

技术领域

本发明涉及到一种金属材料表面改性技术领域，特别是涉及一种提高金属表面耐磨性的复合处理方法。

背景技术

金属材料的应用涉及到生活、生产的多个领域——工业、农业、航空等。金属材料最常见的加工工艺有铸造、压力加工和焊接，成型的材料经过适当的检测方法检测其组织及性能缺陷，再对其进行后处理，满足使用及性能要求。任何产品制造的第一步是选材，材料最常见的失效形式为磨损、腐蚀、断裂。失效通常源于表面，为了提高金属材料的强度、硬度、刚性、耐磨性等性能，一般需要对金属表面进行改性及强化。

表面织构法：在金属表面上通过各种工艺获得不同尺寸、不同形状的微凹坑或微凸起，小流体动压润滑轴承，产生附加流体动压力，改善油膜承载能力；同时，凹坑形微织构可作为微储油池向摩擦副表面提供润滑油，实现“二次润滑”；还可以容纳和捕获运行过程中磨粒，降低磨粒磨损，以达到减磨耐磨的效果。

电火花沉积法：电火花沉积技术是通过电源储存高能量电能，在电极材料与基体材料接触时以100～2000Hz的频率产生火花放电并释放大量能量，在 10-5～10-6s内电极与工件接触的部位可以达到8000～25000℃的高温，同时电极材料被熔化、气化或等离子化，从而熔渗到工件表面，构成合金化的沉积层。通过将电极材料换成具有较高硬度的材料，如：钨、钴、钨钴合金、碳化钨钴合金、镍基合金等等，利用电火花沉积技术将其沉积在基体表面形成强化层，此时的强化层硬度比基体材料高出了好几倍，从而起到了提高耐磨性的效果。

目前，通过各种工艺方法在其金属表面进行表面改性处理，以提高其金属表面的性能，如：热喷涂、冷喷涂、涂层沉积、热处理和表面织构等等。每一种工艺方法都有各自的优点，但在提高其性能时略显单一，效果也不是很理想。

发明内容

为了解决以上技术中存在的问题，本发明提出了一种提高金属表面耐磨性的复合处理方法，通过利用表面织构法和电火花沉积法相结合的方式，实现了提高金属表面耐磨性的效果。

本发明采用的技术方案，一种提高金属表面耐磨性的复合处理方法，其步骤包括：

(1)准备好需要加工的金属试样，采用激光加工的方式在金属试样块上进行不同尺寸和不同形状微凹坑的制备；

(2)对于已用激光加工过的金属试样块，采用电火花沉积技术在其表面沉积一层具有较高硬度的合金涂层。

进一步，步骤(1)采用激光加工技术在金属块表面进行微凹坑的制备，其步骤如下：

S1、利用400#、600#、800#、1200#、2000#的SiC水砂纸打磨金属试样块表面；

S2、对金属试样块进行清洗和烘干，去除表面杂质；

S3、利用CAD软件进行绘图，绘制出需要加工的不同尺寸和不同形状的图形，将其保存为DXF格式；

S4、将绘制好的图形导入到激光打标机中，设定好激光加工参数，在金属试样块上进行各种微凹坑的制备，以获得具有表面织构的金属试样块。

进一步，步骤(2)中电极材料的选取，具有较高硬度、强度、好的耐磨性的一些合金材料：钨、钴、钨钴合金、碳化钨钴合金、镍基合金等等。