[發(fā)明專(zhuān)利]一種耐磨耐蝕高熵合金表面改性高強(qiáng)度銅合金的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010964239.6
• 申請(qǐng)日: 2020-09-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112095058B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-10-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魏偉;吳沆;魏坤霞;杜慶柏
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 常州大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C22F1/08
• 分類(lèi)號(hào): C22F1/08;C22C9/00;C25D5/20;C25D5/18;C25D3/56
• 代理公司: 常州市英諾創(chuàng)信專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙) 32258
• 代理人: 謝新萍

本發(fā)明屬于表面改性技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種耐磨耐蝕高熵合金表面改性高強(qiáng)度銅合金的制備方法。其具體步驟包括：(1)固溶處理：在井式爐中升溫至900?1100℃，保溫30min，在NaCl溶液中淬火處理；(2)強(qiáng)烈塑性變形處理：在超低溫環(huán)境下對(duì)銅鉻鋯合金進(jìn)行連續(xù)等通道變形(ECAP?Conform)1?8道次；(3)電鍍高熵合金：使用超聲脈沖法在變形后的合金表面制備高熵合金薄膜。本發(fā)明制備的薄膜均勻致密，具有強(qiáng)度高、耐磨性好、耐腐蝕性高等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及表面改性領(lǐng)域，具體涉及一種耐磨耐蝕高熵合金表面改性高強(qiáng)度銅合金的制備方法。

背景技術(shù)

Cu-Cr-Zr銅合金因其具高強(qiáng)度、高導(dǎo)電、高導(dǎo)熱的潛質(zhì)一直都是銅合金系列研究領(lǐng)域的重點(diǎn)與熱點(diǎn)。但是其表面硬度、耐磨耐蝕性能較差，使其在惡劣工作環(huán)境下工作使用壽命較短。因此需要改良其表面性能，使其具有高強(qiáng)度、優(yōu)良的耐磨耐蝕的性能去面對(duì)惡劣的工作環(huán)境。

脈沖通常是指電子技術(shù)中經(jīng)常運(yùn)用的一種像脈搏似的短暫起伏的電沖擊(電壓或電流)。主要特性有波形、幅度、寬度和重復(fù)頻率。瞬間突然變化，作用時(shí)間極短的電壓或電流稱(chēng)為脈沖信號(hào)?？梢允侵芷谛灾貜?fù)的，也可以是非周期性的或單次的。脈沖信號(hào)是一種離散信號(hào)，形狀多種多樣，與普通模擬信號(hào)(如正弦波)相比，波形之間在時(shí)間軸不連續(xù)(波形與波形之間有明顯的間隔)，但具有一定的周期性是它的特點(diǎn)。在電鍍液中進(jìn)行超聲脈沖，電導(dǎo)率會(huì)隨著超聲作用的時(shí)間延長(zhǎng)而增大，表面張力及粘度會(huì)隨著時(shí)間延長(zhǎng)而減小且使用超生脈沖電鍍的溶液濃度更加均勻，電鍍效率更高。

高熵合金(High-entropy alloys)簡(jiǎn)稱(chēng)HEA，是由五種或五種以上等量或大約等量金屬形成的合金。有些高熵合金的比強(qiáng)度比傳統(tǒng)合金好很多，而且抗斷裂能力、抗拉強(qiáng)度、抗腐蝕及抗氧化特性都比傳統(tǒng)的合金要好。制備高熵合金薄膜常用的方法有等離子噴涂法、激光熔覆法、電沉積法，但是這些工藝復(fù)雜且成本昂貴。因此，提供一種工藝簡(jiǎn)單、成本低廉的銅合金表面制備高熵合金薄膜成為一個(gè)亟需解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種耐磨耐蝕高熵合金表面改性高強(qiáng)度銅合金的制備方法，該銅合金具有較高的強(qiáng)度、硬度和延展性等優(yōu)異性能。

本發(fā)明使用的銅鉻鋯合金成分(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))如下表：

為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，提供的制備方法如下：

(1)銅鉻鋯合金的固溶處理；

在井式爐中以升溫速度5℃/min，將溫度升至900-1100℃，保溫30min后，在NaCl溶液中淬火。

將銅鉻鋯合金加熱到高溫單相區(qū)恒溫保持，使合金相成分充分溶解到固溶體中后快速冷卻，以得到過(guò)飽和固溶體。在5％的NaCl溶液中淬火可以使得銅鉻鋯合金獲得比較高而且均勻的硬度。同時(shí)由于冷卻均勻，變形開(kāi)裂的傾向比清水小。

(2)對(duì)經(jīng)步驟(1)處理后的銅鉻鋯合金進(jìn)行強(qiáng)烈塑性變形處理：在超低溫環(huán)境下對(duì)銅鉻鋯合金進(jìn)行連續(xù)等通道變形(ECAP-Conform)1-8道次，擠壓速度為0.2-5rpm，同時(shí)通入液氮保持-130℃以下的超低溫環(huán)境。

通入液氮的環(huán)境下進(jìn)行擠壓在獲得高強(qiáng)度的同時(shí)也保證了其導(dǎo)電率。

(3)對(duì)經(jīng)步驟(2)處理后的銅鉻鋯合金銑切成50×10×1mm³尺寸的薄片。

(4)對(duì)經(jīng)步驟(3)銑樣處理后的薄片用1000目砂紙打磨至光亮，并使用酒精、蒸餾水清洗后置于FeMnCrNiZn混合電鍍液中進(jìn)行超聲波脈沖電鍍，超聲脈沖電流密度5-15A/dm²，脈沖工作比為0.1-0.4，超聲頻率為20kHz-150kHz，電鍍液溫度控制在45℃，時(shí)間為1h。