一种利用金属丝对金属基体进行表面改性的方法技术

本发明专利技术涉及一种利用金属丝对金属基体进行表面改性的方法，将金属丝与待改性的金属基体放置在同一或相连容器中，金属丝是扩渗金属元素来源，金属基体是待渗基体，再放入催渗剂，所述催渗剂避免与所述金属基体直接接触；然后将金属基体及金属丝连同催渗剂一起置于热处理空间中加热处理，冷却后即完成对金属基体的表面改性。本发明专利技术不采用金属粉末作为热扩渗剂的活性金属元素来源，避免了金属粉末在空气中弥散遇明火爆炸这一风险，提升了热扩渗法的安全性。全性。全性。

【技术实现步骤摘要】
一种利用金属丝对金属基体进行表面改性的方法


[0001]本专利技术涉及金属表面改性方法，具体涉及一种利用金属丝对金属基体进行表面改性的方法。

技术介绍

[0002]通过在金属表面制备金属涂层，可以起到表面强化的效果。为了在金属表面得到金属涂层，通常可以进行冷喷涂、热喷涂、热浸镀、熔盐扩渗、粉末扩渗、电镀、化学镀等。
[0003]上述在金属表面制备金属涂层的方式各有特点，需要的操作环境、仪器设备、表面处理工艺和化学试剂各有不同。应当根据具体条件选取适宜的金属涂层制备方式。开发更多的金属涂层制备方法可以为金属表面金属涂层的制备提供更多的选择。
[0004]粉末扩渗法是一种典型的金属表面改性方法，该方法一般采用金属粉末作为渗剂，同时可辅以氧化物粉末作为填充剂、辅以卤族元素粉末作为催渗剂，在一定温度下促进扩渗过程进行。然而，金属粉末是易燃易爆品，空气中金属粉末含量达到一定极限并遇明火时，极易引发燃爆事故。因此，需要研发更安全可靠的金属热扩渗方式以增强生产的安全性。

技术实现思路

[0005]以实现上述技术目的，本专利技术提供一种以金属丝线及含卤族元素为原料的金属表面热扩渗方法，金属丝线为缠绕态，使金属丝线中的金属元素转移到金属基体表面，从而实现金属基体表面改性的方法。本专利技术不采用金属粉末作为热扩渗剂的活性金属元素，避免了金属粉末在空气中弥散遇明火爆炸这一风险，提升了热扩渗法的安全性。
[0006]为达到上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种利用金属丝对金属基体进行表面改性的方法，首先将金属丝与待改性的金属基体放置在同一或相连容器中，金属丝是扩渗金属元素来源，金属基体是待渗基体，再放入催渗剂，所述催渗剂避免与所述金属基体直接接触；然后将金属基体及金属丝连同催渗剂一起置于热处理空间中加热处理，冷却后即完成对金属基体的表面改性。
[0008]其中，所述金属丝缠绕，可以是金属丝对所述金属基体缠绕包裹，也可以是金属丝以自身缠绕的方式与金属基体处于同一或相连的容器中。
[0009]其中，所述金属丝对所述金属基体可以为缠绕包裹。
[0010]其中，所述金属丝对金属基体的缠绕包裹，是金属丝既可以直接缠绕在金属基体表面，金属丝与金属基体直接接触；金属丝也可以与金属基体不直接接触，即金属基体悬空围绕在金属基体外面。
[0011]其中，所述的金属丝包括金属丝或合金丝，所述的金属基体包括金属基体或合金基体。
[0012]其中，所述的催渗剂为卤族元素单质或化合物。
[0013]其中，所述金属丝直径不应大于基体特征尺寸的1/10；所述基体特征尺寸包括但
不限于金属基体的直径、长度、边长等。
[0014]其中，所述金属丝的直径可为1nm～10cm。
[0015]其中，所述放置金属丝和金属基体的容器为有盖的坩埚。
[0016]其中，所述金属丝与催渗剂的质量比在1:1
‑
100:1之内。优选的，金属丝与催渗剂质量比为3:1
‑
30:1。催渗剂如果过多，可能会影响所制备涂层的表面质量。催渗剂也不宜过少，过少的催渗剂可能起不到有效的催渗效果。
[0017]其中，所述的热处理空间中的气氛可为大气气氛，亦可为受控的真空气氛或惰性气氛。
[0018]其中，所述将金属基体及金属丝连同催渗剂一起置于热处理空间中加热处理，加热的温度和时间需根据实际操作时的金属丝、金属基体种类和催渗剂种类进行具体设定。
[0019]本专利技术采用金属丝或合金丝作为热扩渗金属元素渗剂，采用卤族元素单质或化合物作为催渗剂，使卤族元素化合物在高温下生成气态物质，并与金属丝或合金丝反应，生成带活性金属元素的气态物质，继而以气态的形式将活性金属元素传递至待扩渗金属基体或合金基体表面，从而实现对基体的表面改性。
[0020]本专利技术可采用不同直径的金属丝作为扩渗金属元素来源，采用小直径的金属丝作为扩渗源时，金属元素与空气中的卤族元素接触面积更大，反应更充分更迅速；采用大直径的金属丝作为扩渗源时，金属丝仅有表层金属原子参与反应，但扩渗完成后，磨除金属丝表面反应产物层后，金属丝还可多次重复利用。
[0021]本专利技术所述的金属或合金基体与金属丝线的结合方式，金属丝线既可以直接缠绕包裹在金属基体表面，金属丝线与金属基体直接接触，两者也可以保持相对独立，即金属丝线悬空围绕在金属基体外面，临近的金属丝中金属元素通过气态传输抵达基体表面。
[0022]本专利技术所述的金属丝或合金丝，其直径可为1nm～10cm。同时还应考虑金属丝或合金丝与基体尺寸的匹配性。一般地，金属丝或合金丝直径不应大于基体特征尺寸的1/10。所述基体特征尺寸是指基体的直径、长度、边长等。
[0023]本专利技术的金属热扩渗表面改性防护方法具有如下优点：
[0024]1.本专利技术不采用金属粉末作为热扩渗剂的活性金属元素来源，避免了金属粉末在空气中弥散遇明火爆炸这一风险，提升了热扩渗法的安全性。
[0025]2.本专利技术不采用金属粉末作为扩渗源、不采用金属氧化物粉末作为填充剂，避免了原有热扩渗流程扩渗源和填充剂添加及移动过程中产生的粉尘污染，保护了环境，同时有利于操作人员身体健康。
[0026]此外，本专利技术无需对金属或合金基体以及金属丝或合金丝进行除油、除污、除氧化物等预处理操作，精简了步骤，减少人员操作，节约成本。
附图说明
[0027]图1是本专利技术中金属丝直接缠绕金属基体的表面改性方式。
[0028]图2是本专利技术中金属丝与金属基体分离式的表面改性方式。
[0029]图3是本专利技术中金属丝与金属基体悬吊式的表面改性方式。
具体实施方式
[0030]下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本专利技术所限定的范围。
[0031]除非特别指明，以下实施例中所用的试剂均可从正规渠道商购获得。
[0032]首先，用金属或合金丝对待表面强化的金属或合金基体进行缠绕包裹；或者将金属丝或合金丝，与金属基体或合金基体置于同一个空间(例如带盖的坩埚中)，但两者并不直接接触。
[0033]然后，采用卤族元素单质或化合物作为催渗剂，也就是活性剂。比如氯化铵等含F、Cl、Br、I等卤族元素的单质或化合物。
[0034]继而，将金属丝或合金丝、金属基体或合金基体与所述催渗剂置于热处理中加热，使金属丝与合金丝同所述催渗剂反应生成金属卤化物，比如金属氯化物；该热处理炉中气氛可为大气气氛，亦可为受控的真空气氛或惰性气氛。
[0035]最后，保温一定时间后，去除包覆金属丝或合金丝的基体，移除其表面金属丝及疏松覆盖物，清洗并吹干扩渗后的金属基体，即得经过了表面改性的金属基体。
[0036]实施例1
[0037]以在镁合金基体表面缠绕铝丝渗本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用金属丝对金属基体进行表面改性的方法，其特征在于，首先将金属丝与待改性的金属基体放置在同一或相连的容器中，所述金属丝是扩渗金属元素来源，所述金属基体是待渗基体，再放入催渗剂，催渗剂避免与金属基体直接接触；然后将金属基体及金属丝连同催渗剂一起置于热处理空间中加热处理，冷却后即完成对金属基体的表面改性。2.如权利要求1所述的利用金属丝对金属基体进行表面改性的方法，其特征在于，所述金属丝的形态是缠绕状，可以是金属丝对所述金属基体缠绕包裹，也可以是金属丝以自身缠绕的方式与金属基体处于同一或相连的容器中。3.如权利要求2所述的利用金属丝对金属基体进行表面改性的方法，其特征在于，所述金属丝对金属基体的缠绕包裹，是金属丝既可以直接缠绕在金属基体表面，金属丝与金属基体直接接触；金属丝也可以与金属基体不直接...

【专利技术属性】
技术研发人员：路东柱，
申请(专利权)人：中国科学院海洋研究所，
类型：发明
国别省市：