[发明专利]一种金属基体的表面粗化方法

说明书

本发明提供了一种金属基体的表面粗化方法，涉及金属材料表面处理技术领域。本发明提供的金属基体的表面粗化方法，包括以下步骤：将待处理工件置于冷喷涂设备夹具上，将陶瓷粉装入冷喷涂设备的送粉器内，启动冷喷涂设备进行喷涂，喷涂过程中，喷枪出口压力为3‑6MPa，送粉量为70‑150g/min。本发明通过将具有一定粒度和硬度的陶瓷粉体进行加速，撞击金属基体表面进行表面粗化，并精确控制喷过过程中的各项参数实现金属基体表面粗糙度Ra值在8μm‑13μm的范围内可调，标准差小于0.5μm，满足冷喷涂工艺对基体表面粗糙度的高要求。

技术领域

本发明涉及金属材料表面处理技术领域，特别涉及一种金属基体的表面粗化方法。

背景技术

表面粗化是利用物理或化学方法对工件表面进行处理(物理撞击或化学腐蚀)，从而破坏表面组织，使完整的表面组织变成含缺陷的表面组织，以达到粗化的目的。粗化后，工件表面粗糙度提升，附着力增强。对于金属基体，常用的表面粗化方法有机械打磨、喷砂、喷丸、拉丝、电弧打底、阳极氧化处理与化学蚀刻等。

机械打磨金属基体后，表面会产生不规则的划痕，划痕是打磨介质对表面基体的破换后产生的，划痕的深浅与排列顺序往往决定了打磨后的表面粗糙度，机械打磨过程相对简单，通常用于对表面粗糙度要求不高的场所，机械打磨后的表面，粗糙度一般较小，很难获得均匀和高粗糙度的表面。

喷砂或喷丸是常见的金属表面粗化处理工艺，其主要是利用压缩空气加速喷料(多为莫氏硬度大于8的氧化物或矿物)以使其高速喷射到需要处理的工件表面，使工件外表面因为喷料的冲击或切削而被破坏，从而获得不同范围的粗糙度。相对与其他表面粗化工艺，金属表面喷砂工艺可处理大体积的工件，工件表面粗糙度范围可通过喷料的颗粒大小和压缩空气的压力来控制。喷丸与喷砂的工艺原理基本一致，喷丸主要用的是外观形貌接近球形的钢珠或玻璃珠，因此喷丸后工件表面的粗糙度值更近均匀。但无论是喷砂还是喷丸工艺，生产现场都需要用大量的砂或特质的丸，现场环境比较恶劣，且很难获得均匀性好、粗糙度高的基体表面。

电弧喷涂打底丝是用高温的火焰将丝材熔化后敷在金属基体表面，从而使得基体表面粗糙化的一种工艺。电弧喷涂打底丝中常用丝材多为镍合金或铜合金，相比于喷砂、机械打磨，电弧喷涂打底丝更容易获高粗糙度的表面，且选择镍基或铜基合金作为打底的丝材，这类合金通常有较强的抗腐蚀能力，其不仅改变了原基体表面的粗糙度，也改了基体的表面成份，在某些特殊领域有较大的需求。然而合金打底丝，尤其是镍基合金丝通常含有90％以上的金属镍，其价格较高，目前市场上制备1米0.35mm厚的镍基打底层的价格大约在600-800元。

化学腐蚀也是常见的金属基体表面粗化方法，化学腐蚀根据基体表面的化学性质，通常选择不同种类的无机酸或有机酸组合对基体表面进行腐蚀，其主要原理是：晶界处比表面积大、杂质与本体的化学性质不一致等特性导致腐蚀液在不同部位的腐蚀速率不一致，使得经过腐蚀后，原本相对平整的表面变的不平整。中国专利CN101215703A、专利CN101215699A等采用无机强酸和有机酸在加温的条件下对不锈钢表面进行洗白砂面处理。CN110468413A先在金属基板表面印刷感光油墨，预烤、曝光后形成抗腐点，后再采用碱性或酸性蚀刻液对表面腐蚀，从而得到所需要的粗化表面。相比于物理粗化，化学粗化更多用小工件表面的处理，且根据腐蚀液的浓度和用量等来实现不同粗糙表面的制备，其粗糙度的控制精度相对物理法更高。但是大量蚀刻液的利用加大工厂废酸处理的负担，同时对环境产生危害。