金属基料浆涂覆涂层真空电子束表面改性方法技术

本发明专利技术公开了一种金属基料浆涂覆涂层真空电子束表面改性方法，包括以下步骤：⑴在金属零部件表面涂覆厚度为50～120μm的涂层；⑵将步骤⑴金属零部件置于气压小于5.0×10-2Pa的真空室；同时进行电子束表面改性处理：工作距离为200～500mm，加速电压为30～60Kv；采用上聚焦方式，聚焦电流为2000～4000mA，束流为15～30mA，速度为500～1000mm/min。本发明专利技术对料浆涂覆方法获得的涂层采用高能电子束进行改性处理，改性处理时采用能够获得热作用效果一致的电子束均匀束斑，并结合表面特点利用专用电磁偏转装置对电子束运动轨迹进行预先规划和设计，从而实现涂覆涂层的快速表面改性处理，达到改善涂层性能的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及材料表面改性
，尤其是一种涂层的高能束改性处理方法，具体涉及一种。
技术介绍
料浆涂覆工艺是目前航天领域技术最为成熟且广泛应用的涂层预置技术，但该方法制备的涂层存在表面疏松、厚度不均，内部存在孔洞及裂纹缺陷等问题，在使用过程中上述缺陷易造成涂层防护性能的下降，影响航天器使用寿命。随着我国航天事业的发展，迫切需要进一步提高涂层寿命和性能，电子束表面改性具有能量密度高、能量利用率高、真空清洁环境等优势，改性时产生的巨大能量可引发材料表面的快速熔化和快速凝固效应，使材料表面的光洁度、组织形貌、相成分和应力状态发生有益的转变，从而提高材料的硬度、耐磨、耐蚀或抗氧化等性能。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，提出一种，实现涂覆涂层的快速表面改性处理，达到改善涂层性能的目的。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案:一种，包括以下步骤: (I)、在金属零部件表面涂覆厚度为50?120 μ m的涂层； ⑵、将步骤⑴金属零部件置于气压小于5.0X KT2Pa的真空室；同时进行电子束表面改性处理:工作距离为200?500mm，加速电压为30?60Kv ;采用上聚焦方式，聚焦电流为2000 ?4000mA,束流为 15 ?30mA,速度为 500 ?1000mm/min。进一步地，该金属零部件的表面涂覆前先进行预处理，清洁度达到Sa2.5级,粗糙度控制在30?70微米。进一步地,步骤⑵中金属零部件为点接触固定在真空室内。进一步地，步骤⑵中电子束的束斑为均匀设置。进一步地，该表面为曲面，在真空室外设置控制电子束偏移的电磁偏转装置。进一步地，金属零部件尺寸大于束斑时，重复步骤⑵，束斑或金属零部件的移动距离为0.6?0.8倍束斑直径距离。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点:对料浆涂覆方法获得的涂层采用高能电子束进行改性处理，改性处理时采用能够获得热作用效果一致的电子束均匀束斑，并结合表面特点利用专用电磁偏转装置对电子束运动轨迹进行预先规划和设计，从而实现涂覆涂层的快速表面改性处理，达到改善涂层性能的目的。本专利技术将涂层制备技术和电子束改性技术进行了有机结合，在真空环境下对涂层进行电子束改性处理。与常规激光改性相比，不需要保护气体，对涂层的保护更好，同时避免了在高能热源作用下的涂层被提前氧化的问题。电子束对涂层改性后，解决了预置涂层存在表面疏松、厚度不均，内部存在孔洞及裂纹缺陷等问题，有效改善了硅化物涂层表面和内部质量。【附图说明】图1是本专利技术对平面涂层改性原理图； 图2是本专利技术对零件外表面涂层改性原理图； 图3是本专利技术对零件内表面涂层改性原理图； 图4-1是原始涂层的电子放大图； 图4-2是本专利技术改性后的涂层的电子放大图； 图5是改性前后典型表面颗粒形貌:左图为改性前，右图为改性后的； 图6是改性前后典型表面形貌:左图为改性前，右图为改性后的。【具体实施方式】下面结合附图对本专利技术进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本专利技术的保护范围有任何的限制作用。如图1和2所示，待处理零件表面为平面或外表面时，，包括下列步骤: (1)将需要预置涂层的零件基材3利用物理或化学方法进行表面预处理，使零件表面清洁度达到Sa2.5级，粗糙度控制在30?70微米； (2)采用料浆烧结法在零件表面制备涂层，涂层2厚度为50?120μπι; (3)利用专用工装夹具通过点接触方式将预置涂层后的零件进行水平装夹固定，使其某一个表面能够完全被电子束处理； (4)将固定后的零件放入真空室X-Y工作台，并抽真空，使真空室的真空度优于5.0XKT2Pa ； (5)调整工作距离和电子束参数进行零件的表面处理，工作距离为200?500mm，加速电压为30?60Kv，聚焦方式采用上聚焦，聚焦电流为2000?4000mA，束流为15?30mA，速度为 500 ?1000mm/min。(6)当待改性表面为平面时，电子枪I沿X或Y方向移动进行涂层第一道改性处理，然后电子枪I或零件沿Y或X方向移动0.8倍束斑11直径距离，开始第二道改性处理，以此往复直至完成该平面的改性处理后，真空室充气并取出零件。(7)重新选择待改性处理的平面，并重新装夹零件，重复步骤(4)至步骤(6)，直至零件所有外表面都被电子束改性处理。(8)当待改性表面为旋转外表面时，电子枪沿曲面轴向移动进行涂层第一道改性处理，然后零件旋转0.8倍束斑直径对应的角度，开始第二道改性处理，以此往复直至完成该表面的改性处理后，真空室充气并取出零件。如图3所示，当待处理零件表面为零件内表面时，本专利技术的改性方法包括下列步骤: (I)将需要预置涂层的零件利用物理或化学方法进行表面预处理，使零件表面清洁度达到Sa2.5级，粗糙度控制在30?70微米； (2)采用料浆烧结法在零件内表面制备涂层，涂层厚度为50?120μπι; (3)利用专用工装夹具通过点接触方式将预置涂层后的零件进行竖直装夹固定，并能够在垂直方向做旋转运动； (4)利用电磁偏转控制装置，使电子束沿管材中心入射后在偏转磁场的控制下发生偏转，并垂直作用在管材内表面。(5)将固定后的零件放入真空室X-Y工作台，并抽真空，使真空室的真空度优于5.0XKT2Pa ； (6)调整工作距离和电子束参数进行零件的表面处理，工作距离为200?500mm，加速电压为30?60Kv，聚焦方式采用上聚焦，聚焦电流为2000?4000mA，束流为15?30mA，速度为500?1000mm/min,偏转装置励磁电流为100?600mA。(7)零件旋转进行内表面第一道改性处理，然后将零件沿电子枪I轴向方向移动0.8倍束斑直径距离，进行第二道改性处理，以此往复直至完成零件全部曲面或内表面的改性处理后，真空室充气并取出零件。(8)零件旋转进行内表面第一道改性处理，然后当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属基料浆涂覆涂层真空电子束表面改性方法，包括以下步骤：⑴、在金属零部件表面涂覆厚度为50～120μm的涂层；⑵、将步骤⑴金属零部件置于气压小于5.0×10‑2Pa的真空室；同时进行电子束表面改性处理：工作距离为200～500mm，加速电压为30～60Kv；采用上聚焦方式，聚焦电流为2000～4000mA，束流为15～30mA，速度为500～1000mm/min。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：何俊，张永和，刘志栋，王世伟，赵继鹏，翟大鹏，杨文博，
申请(专利权)人：兰州空间技术物理研究所，
类型：发明
国别省市：甘肃;62