[發(fā)明專利]大面積平面涂層復(fù)合強(qiáng)化方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910375443.1
• 申請(qǐng)日: 2019-05-07
• 公開（公告）號(hào): CN110091129B
• 公開（公告）日: 2021-08-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 沈?qū)W會(huì);張常勝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 齊魯工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B23P15/00
• 分類號(hào): B23P15/00;B23P9/02
• 代理公司: 濟(jì)南信達(dá)專利事務(wù)所有限公司 37100
• 代理人: 羅文曌

本發(fā)明公開了一種大面積平面涂層復(fù)合強(qiáng)化方法，屬于金屬材料表面加工領(lǐng)域。所述復(fù)合強(qiáng)化方法包括：S1.采用超聲振動(dòng)輔助圓周銑削工藝在工件加工表面形成規(guī)則分布的微米/納米級(jí)犁溝形三維微觀結(jié)構(gòu)；S2.表面涂覆；S3.采用超聲滾壓加工工藝對(duì)涂覆表面進(jìn)行機(jī)械強(qiáng)化處理。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的大面積平面涂層復(fù)合強(qiáng)化方法能夠大幅度提高基材和涂覆層結(jié)合界面的結(jié)合強(qiáng)度，同時(shí)提高最終成形表面的硬度，疲勞強(qiáng)度和耐磨耐腐性難，是平面型高強(qiáng)度工程構(gòu)件的一種綜合有效的表面處理方法，具有很好的推廣應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬材料表面加工領(lǐng)域，具體提供一種大面積平面涂層復(fù)合強(qiáng)化方法。

背景技術(shù)

為了改善工件的摩擦學(xué)性能，提高其防腐蝕性能，或者改進(jìn)其施工工藝性，對(duì)金屬工件進(jìn)行表面處理已成為常規(guī)處理手段，其中表面涂層是最通用的方法之一，常用的涂層方法如電鍍、化學(xué)鍍、激光熔覆、離子輔助涂覆、冷噴涂、熱噴涂、化學(xué)氣相噴涂、物理氣相噴涂、物理氣相沉積等。

化學(xué)鍍技術(shù)是在無外加電流的情況下借助合適的還原劑，使鍍液中金屬離子還原成金屬，并沉積到零件表面的一種鍍覆方法。與電鍍相比，化學(xué)鍍技術(shù)具有鍍層均勻、針孔小、不需直流電源設(shè)備、能在非導(dǎo)體上沉積和具有某些特殊性能等特點(diǎn)。

物理氣相沉積是在真空條件下，利用蒸鍍或者濺射等物理形式，把固體材料轉(zhuǎn)化為原子、分子或者離子態(tài)的氣相物質(zhì)然后使這些攜帶能量的蒸發(fā)粒子沉積到基體或者零件表面，以形成膜層的方法。

目前，化學(xué)鍍技術(shù)和物理氣相沉積技術(shù)都因?yàn)楣に囘^程簡(jiǎn)單，對(duì)環(huán)境改善，無污染，耗材少，成膜均勻致密，廣泛應(yīng)用于航空航天、電子、光學(xué)、機(jī)械、建筑、輕工、冶金、材料等領(lǐng)域。但是，不論是化學(xué)鍍技術(shù)還是物理氣相沉積技術(shù)，都存在如下缺點(diǎn)：一是膜/基結(jié)合力弱，膜層容易出現(xiàn)脫落而導(dǎo)致構(gòu)件失效；二是涂層后表面粗糙度高，且表面存在殘余拉應(yīng)力，從而導(dǎo)致構(gòu)件機(jī)械性能差、服役壽命短。

公開號(hào)為CN107400887的專利文獻(xiàn)公開了一種超聲滾壓強(qiáng)化激光熔覆層的方法。該方法在熔覆層表面引入超聲滾壓，可以使表層晶粒更加細(xì)化，并產(chǎn)生分布更加均勻的殘余壓應(yīng)力及更低的表面粗糙度。公開號(hào)為CN101392382A的專利文獻(xiàn)公開了一種激光熔覆結(jié)合激光噴丸強(qiáng)化復(fù)合表面改性方法。該方法以脈沖激光噴丸強(qiáng)化單元對(duì)溶覆涂層表面進(jìn)行噴丸強(qiáng)化處理，以降低殘余拉應(yīng)力水平，改善溶覆層質(zhì)量。公開號(hào)為CN108251836A的專利文獻(xiàn)公開了一種熱軋輥的激光表面合金化方法，通過對(duì)熱軋輥工作表面進(jìn)行車削、油膜涂覆、激光掃描等步驟，提高熱軋輥的質(zhì)量。公開號(hào)為CN106834637A的專利文獻(xiàn)公開了一種金屬表面復(fù)合強(qiáng)化加工工藝，包括車削、潤滑劑涂敷、加熱、超聲滾壓，可以增加表面硬度和抗初期磨損等。但是，上述方法為在涂層工藝后利用超聲滾壓等塑性強(qiáng)化工藝對(duì)最終成形表面進(jìn)行強(qiáng)化處理，改善表面粗糙度和殘余應(yīng)力分布，但是，仍然存在涂層膜/基結(jié)合力不足的問題，而在膜/基結(jié)合力本身不足的條件下進(jìn)行后期強(qiáng)化處理往往容易出現(xiàn)膜層滑動(dòng)或者產(chǎn)生微觀裂紋的問題。因此，需要提供一種綜合有效的表面處理方法，以克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種大面積平面涂層復(fù)合強(qiáng)化方法。該方法能夠大幅度提高基材和涂覆層結(jié)合界面的結(jié)合強(qiáng)度，同時(shí)提高工件最終成形表面的硬度，疲勞強(qiáng)度和耐磨耐腐性。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：大面積平面涂層復(fù)合強(qiáng)化方法，包括：

S1.超聲振動(dòng)輔助圓周銑削加工

采用超聲振動(dòng)輔助圓周銑削工藝，在工件加工表面形成規(guī)則分布的微米/納米級(jí)犁溝形三維微觀結(jié)構(gòu)；

S2.表面涂覆

S3.超聲滾壓表面強(qiáng)化

采用超聲滾壓加工工藝對(duì)涂覆表面進(jìn)行機(jī)械強(qiáng)化處理。

為了進(jìn)一步加強(qiáng)膜/基強(qiáng)度，本發(fā)明方法還包括：

S4.溫塑性強(qiáng)化