一种钨铝复合材料的表面改性方法

摘要

本发明属于表面热处理技术领域，具体涉及一种钨铝复合材料的表面改性方法。本发明通过高频感应加热炉对钨铝复合材料进行表面热处理，使材料表面形成钨铝合金间化合物保护层，该保护层致密度良好，不存在明显的孔洞或裂纹。本发明的改性方法提高了钨铝复合材料表面的耐磨性和耐腐蚀性，可满足钨铝复合材料在复杂环境下的应用。

权利要求

1.一种钨铝复合材料的表面改性方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

1)将钨铝复合材料置于高频感应加热炉；

2)对步骤1)中高频感应加热炉进行抽真空或通入惰性气体；

3)对步骤1)中钨铝复合材料感应加热，使其表面形成钨铝金属间化合物保护层；

感应加热的加热频率为10～100KHZ；每次感应加热的时间为5s，停顿时间大于10min后，继续下一次的感应加热，总计进行5次感应加热，直至加热温度为500℃～700℃。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)中钨铝复合材料中钨的体积百分含量为5％～20％。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)中钨铝复合材料还包括除钨外的添加相。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)中高频感应加热炉中真空度为小于

0.1Pa，所述惰性气体为氩气或氮气。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钨铝金属间化合物为WAl12或WAl5。

说明书

一种钨铝复合材料的表面改性方法

技术领域

[0001] 本发明属于表面热处理技术领域，具体涉及一种钨铝复合材料的表面改性方法。

背景技术

[0002] 钨铝(W/Al)复合材料是一种以铝或铝合金(如2024、7075)等为基体，以W、B4C等为添加相的铝基复合材料，该材料抗辐射屏蔽性能高、轻质、力学性能良好，在防辐射屏蔽技术等领域具有广阔的应用前景。

[0003] W/Al复合材料由于铝基体的含量较多，材料的硬度较低，在使用过程中常常会因为各种原因使表面划伤，影响材料的美观及表面性能，降低表面质量；在腐蚀环境中，由于钨等添加物和铝基体具有不同的电极电位，材料表现出较强的电化学腐蚀倾向，耐腐蚀性能较差。采用常规的铝合金防腐处理方法如阳极氧化、电镀和喷涂等制备的防腐涂层质量很差，与材料的结合力不高，不能实现良好的防腐效果。因此，对W/Al复合材料进行表面改性，提高其表面的耐磨性和耐腐蚀性能，具有重要的应用前景。

发明内容

[0004] 本发明的目的是提出一种钨铝复合材料的表面改性方法，具体技术方案如下：

[0005] 一种钨铝复合材料的表面改性方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

[0006] 1)将钨铝复合材料置于高频感应加热炉；

[0007] 2)对步骤1)中高频感应加热炉进行抽真空或通入惰性气体；

[0008] 3)对步骤1)中钨铝复合材料感应加热，使其表面形成钨铝金属间化合物保护层。

[0009] 步骤1)中钨铝复合材料中钨的体积百分含量为5％～20％。

[0010] 步骤1)中钨铝复合材料还包括除钨外的添加相。

[0011] 步骤2)中高频感应加热炉中真空度为小于0.1Pa，所述惰性气体为氩气或氮气。

[0012] 步骤3)中感应加热的加热频率为10～100KHZ。

[0013] 步骤3)中每次感应加热的时间为2～5s，停顿时间大于10min后，继续下一次的感应加热，直至加热温度为500℃～700℃。

[0014] 所述钨铝合金间化合物为WAl12或WAl5。

[0015] 本发明的有益效果为：本发明通过高频感应加热炉对钨铝复合材料进行表面热处理，使材料表面形成钨铝合金间化合物保护层，该保护层的致密度良好，不存在明显的孔洞或裂纹。本发明的改性方法提高了钨铝复合材料表面的耐磨性和耐腐蚀性，可满足钨铝复合材料在复杂环境下的应用。

附图说明

[0016] 图1为实施例1的钨铝金属间化合物保护层显微形貌图。

[0017] 图2为实施例1的钨铝金属间化合物保护层成分分析图。

[0018] 图3为实施例2的钨铝金属间化合物保护层显微形貌图。

[0019] 图4为实施例2的钨铝金属间化合物保护层成分分析图。

[0020] 图5为实施例3的钨铝金属间化合物保护层显微形貌图。

[0021] 图6为实施例3的钨铝金属间化合物保护层成分分析图。

[0022] 图7为实施例4的钨铝金属间化合物保护层显微形貌图。

[0023] 图8为实施例4的钨铝金属间化合物保护层成分分析图。

具体实施方式

[0024] 实施例1

[0025] 一种W/Al复合材料的表面改性方法，具体包括如下步骤：

[0026] (1)首先将W的体积百分含量为5％的W/2024Al复合材料置于高频感应加热炉中，调整好材料在高频感应加热线圈中的位置；

[0027] (2)接通设备电源，对感应加热炉进行抽真空(小于0.1Pa)或通入惰性气体(氩气或氮气等)保护气氛；

[0028] (3)设置感应加热的频率为10KHZ，开始感应加热，每次感应加热的时间为5s，停顿时间大于10min后继续下一次的感应加热，总计进行5次感应加热，直至表面加热温度达到600℃，使材料表面区域生成致密的钨铝金属间化合物保护层。

[0029] 经XRD、SEM和外观检测，该材料的表面形成了致密、平整的钨铝金属间化合物保护层，该保护层无明显的孔洞或裂纹等缺陷，如图1和图2所示。

[0030] 实施例2

[0031] 一种W/Al复合材料的表面改性方法，具体包括如下步骤：

[0032] (1)首先将W的体积百分含量为20％的W/2024Al复合材料置于高频感应加热炉中，调整好材料在高频感应加热线圈中的位置；

[0033] (2)接通设备电源，对感应加热炉进行抽真空(小于0.1Pa)或通入惰性气体(氩气或氮气等)保护气氛；

[0034] (3)设置感应加热的频率为100KHZ，开始感应加热，每次感应加热的时间为5s，停顿时间大于10min后继续下一次的感应加热，总计进行5次感应加热，直至表面加热温度达到700℃，使材料表面区域生成致密的钨铝金属间化合物保护层。

[0035] 经XRD、SEM和外观检测，该材料的表面形成了致密、平整的钨铝金属间化合物保护层，该保护层无明显的孔洞或裂纹等缺陷，如图3和图4所示。

[0036] 实施例3

[0037] 一种W/Al复合材料的表面改性方法，具体包括如下步骤：

[0038] (1)首先将W的体积百分含量为10％的W/Al复合材料置于高频感应加热炉中，调整好材料在高频感应加热线圈中的位置；

[0039] (2)接通设备电源，对感应加热炉进行抽真空(小于0.1Pa)或通入惰性气体(氩气或氮气等)保护气氛；

[0040] (3)设置感应加热的频率为50KHZ，开始感应加热，每次感应加热的时间为5s，停顿时间大于10min后继续下一次的感应加热，总计进行5次感应加热，直至表面加热温度达到600℃，使材料表面区域生成致密的钨铝金属间化合物保护层。

[0041] 经XRD、SEM和外观检测，该材料的表面形成了致密、平整的钨铝金属间化合物保护层，该保护层无明显的孔洞或裂纹等缺陷，如图5和图6所示。

[0042] 实施例4

[0043] 一种W/Al复合材料的表面热处理改性方法，具体包括如下步骤：

[0044] (1)首先将W的体积百分含量为15％的W/Al复合材料置于高频感应加热炉中，调整好材料在高频感应加热线圈中的位置；

[0045] (2)接通设备电源，对感应加热炉进行抽真空(小于0.1Pa)或通入惰性气体(氩气或氮气等)保护气氛；

[0046] (3)设置感应加热的频率为10KHZ，开始感应加热，每次感应加热的时间为2s，停顿时间大于10min后继续下一次的感应加热，总计进行10次感应加热，直至表面加热温度达到600℃，使材料表面区域生成致密的钨铝金属间化合物保护层。

[0047] 经XRD、SEM和外观检测，该材料的表面形成了致密、平整的钨铝金属间化合物保护层，该保护层无明显的孔洞或裂纹等缺陷，如图7和图8所示。