[发明专利]一种球墨铸铁表面耐磨涂层制备方法

说明书

本发明涉及一种球墨铸铁表面耐磨涂层制备方法，该方法包括以下步骤：第一步、对球墨铸铁工件进行渗铝处理，冷却后得到渗铝工件，渗铝温度为780‑850℃，在此温度下保温2‑5h；第二步、将第一步得到的渗铝工件再进行高温氧化处理，高温氧化温度为900‑1000℃，在此温度下保温2‑5h。该方法将渗铝处理与高温氧化处理相结合，能解决耐磨层与基体的结合强度不高，对体积较小含有内壁的工件涂层制备困难的问题。

技术领域

本发明实施例涉及防护涂层领域，尤其涉及一种球墨铸铁表面耐磨涂层制备方法。

背景技术

随着交通的高速化发展，汽车发动机配件系统对其自身耐磨性的要求不断提高。球墨铸铁具有高强度，良好的导热性，减震性，较高的耐磨性，在发动机配件系统中被广泛使用，通常用于发动机的气门导管。

现有技术中，由于导管与气门杆的相对运动无润滑，工作温度较高，所以气门导管的磨损非常厉害，为提高工件的服役寿命，需要提高气门导管的耐磨性。目前在球墨铸铁表面制备耐磨涂层的方法主要是将Fe₂O₃粉和铝粉均匀混合作为形成反应物，反应物燃烧发生自蔓延反应，冷却后外层生成Al₂O₃陶瓷，过渡层为Fe，或者在铸铁表面等离子喷涂制备Mo涂层。

自蔓延高温合成法制备的耐磨层与基体的结合强度不高。喷涂法中基体和涂层的结合为物理结合，结合力不好，对于气门导管这种体积较小且含有内壁的工件制备涂层困难。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种球墨铸铁表面耐磨涂层制备方法，该方法将渗铝处理与高温氧化处理相结合，能解决耐磨层与基体的结合强度不高，对体积较小含有内壁的工件涂层制备困难的问题。

本发明解决所述技术问题采用的技术方案是，提供一种球墨铸铁表面耐磨涂层制备方法，该方法包括以下步骤：

第一步、对球墨铸铁工件进行渗铝处理，冷却后得到渗铝工件，渗铝温度为780-850℃，在此温度下保温2-5h；

第二步、将第一步得到的渗铝工件再进行高温氧化处理，高温氧化温度为900-1000℃，在此温度下保温2-5h。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明制备涂层的对象为球墨铸铁，先对球墨铸铁工件进行渗铝处理冷却后得到渗铝工件，待所述渗铝处理结束后，再对所述渗铝工件进行高温氧化处理。借助渗铝剂粉末包埋渗铝方法先在球墨铸铁工件表面生成Fe-Al金属间化合物作为过渡相。经过高温氧化后，Fe-Al相表层生成一层致密的Al₂O₃陶瓷膜，涂层的硬度呈阶梯状下降，且氧化膜与Fe-Al相结合紧密，无法脱落。需要严格控制本发明方法中渗铝处理过程中渗铝温度及渗铝时间，温度低于780℃、保温时间低于2h，则在球墨铸铁表面不能形成Fe-Al层；而温度高于850℃，保温时间超过5h，球墨铸铁表面渗剂粘结严重，由于Al原子的自扩散速率大于Fe原子的扩散速率，温度越高越容易在Fe-Al层中形成孔洞，孔洞的存在将会影响Fe-Al层的结合力，导致Fe-Al层脱落。而在高温氧化处理过程中也要严格控制高温氧化温度及时间，氧化温度低于900℃、时间小于2h，则在球渗铝后的墨铸铁表面形成不了氧化铝膜；氧化温度高于1000℃、时间超过5h，渗铝后的球墨铸铁表面形成的氧化铝膜为褶皱状，并且在过度相会产生孔洞带，使得氧化铝膜脱落。