一种金属表面的陶瓷膜层及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种金属表面的陶瓷膜层的制备方法，其包含下列步骤：将微弧氧化工艺得到的陶瓷膜层和陶瓷粉末进行预置式激光熔覆或同步式激光熔覆，即可。本发明专利技术还公开了上述制备方法制得的陶瓷膜层。本发明专利技术的方法可以增加微弧氧化陶瓷膜层的厚度，从而达到更加耐磨和耐腐蚀的目的，解决了目前微弧氧化陶瓷膜层过薄，无法满足对于刹车盘等耐磨性要求很高的应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术具体的涉及。
技术介绍
机动车制动器几乎均为机械摩擦式，即利用旋转元件与固定元件两工作表面间的摩擦产生的制动力矩使汽车减速或停止。摩擦式制动器按其旋转元件的形状分为鼓式和盘式两大类，鼓式制动是由制动蹄片制动鼓构成。相对于鼓式制动器，盘式制动器具有热稳定性较好、水稳定性较好、制动稳定性较好、更加轻便和容易保养等优点。盘式制动器的旋转元件是一个垂向安放且以两侧表面为工作面的制动盘，其固定摩擦元件一般是位于制动盘两侧并带有摩擦片的制动块。制动时，当制动盘被两侧的制动块夹紧时，摩擦表面便产生作用于制动盘上的摩擦力矩。盘式制动器常用作汽车和摩托车的车轮制动器，也可用作各种汽车的中央制动器。在上述操作中，制动盘是一个重要的部件，其硬度和耐磨度直接影响到安全性和使用寿命，故要求制动盘具硬度高、耐磨性好、使用寿命长的特点。而目前大多数制动盘是由铸铁制成，此制动盘制造成本便宜，但铸铁制动盘耐磨性差，磨损度搞；散热效果不好，导致摩擦系数降低，制动距离延长，制动失效；铸铁制动盘质量大，增加了整车的耗油量，铸铁表面容易生镑。国内外一直在寻找更好的解决办法，国内授权公告号为CN201080980Y的技术专利，利用镁合金来替代铸铁制作制动盘，但镁合金的旋转弯曲疲劳寿命不稳定且较短。 一般而言，频率对金属材料在空气中的疲劳性能影响不大，但是镁合金完全不同。例如，在空气中，在频率范围I 10Hz，对于挤压AM60，频率越低，疲劳寿命越短。对于挤压镁合金 AZ80,频率越低，疲劳裂纹扩展速度越快，氯离子能显著降低镁合金AM60和AZ80的疲劳寿命，而且铸造镁合金的铸造缺陷(如空洞)则往往是疲劳裂纹萌生的地方。Cl_，Br-, Γ和四氧化硅负2价离子都会加快镁合金的腐蚀疲劳裂纹扩展速度。美国材料加工研究所IMP (The Institute of Materials Processing)于 2005 年研制成功了钢包铝制动盘，即以铝合金为基体，制动摩擦表面镶有一层钢，已经申请专利。 而专利号为5224752的美国专利技术专利所涉及的也为轻型制动盘，是在以铝合金基体的制动盘制动表面涂上一层厚度为O. 015-0. 020英寸(即381微米-508微米)的涂层，涂层是由氧化铝、钛铝和锆酸镁三种中的任何一种或多种组成。上述两种方法都是以铝合金为基体， 说明制动盘铝合金基体是发展趋势，但是这两种方法都涉及到铝合金基体和制动表面层的结合问题。两者均不如铝合金基体上进行微弧氧化而生成的氧化铝陶瓷膜，是属于原位生长，冶金结合强度好。专利申请200910212580. X，公开了在铝合金基体上进行微弧氧化而生成氧化铝陶瓷膜。微弧氧化的优点是金属和陶瓷层原子级结合，缺点是在微弧氧化工艺中，生成的陶瓷层过薄，易破碎，不能胜任恶劣的耐磨环境。因此，由于基于微弧氧化的特性，只能生成200微米以内的陶瓷层，无法满足耐磨性的要求。这也限制了微弧氧化这个技术的应用。陶瓷涂层的脆性较高、裂纹倾向大已成为限制激光熔覆制备金属基陶瓷涂层应用的最大障碍，这主要是由于外加陶瓷相(如WC、TiC, TiN, SiC, Zr02、Al2O3' SiO2等)与基体金属的热物性参数差异很大，相容性较差，影响界面结合，往往成为裂纹源。此外，陶瓷与金属基体界面会形成不良反应物和附着物，使该界面成为低强度低韧性的弱界面。在重载荷作用下，陶瓷颗粒有可能剥离金属基体，削弱了整体强化效果。原位自生增强相与金属基体良好的浸润性能和良好的界面结合性能以及增强相的均匀弥散分布特征，可使复合材料得到强韧化，是解决界面问题的有效途径。因此，原位自生金属陶瓷复合材料成为近年来的研究热点，并初见成效。在铝基体上激光熔覆SiO粉，使SiO :与Al反应生成SiO :+A10复合陶瓷涂层，反应放出的热量又进一步促进反应的进行，得到无裂纹的薄熔覆层(厚度小于O.1mm)，采用自动送粉模式在碳钢表面原位激光熔覆TiC金属基陶瓷涂层。所制备的TiC金属基陶瓷涂层具有很好的冶金界面和较高的表面质量。激光熔覆常见的预置工艺有热喷涂和有机物粘结。与热喷涂相比，镀层的致密度比较高，空隙率较低，可以在复杂表面形成厚度均匀的涂层，没有元素的烧损，消耗的能量较少。与有机物粘结相比，镀层几乎没有有机物的元素污染。姚建华等研究了激光熔覆对镍-纳米氧化铝纳米复合镀层组织、硬度以及耐磨性能的影响。结果表明，激光处理后，强化层表面平整光滑，与基体形成冶金结合，成分均匀， 组织细密。纳米Al2O3颗粒均匀分布在强化层表面，强化层显微硬度为原沉积层的1. 5 1. 8倍，强化层摩擦系数约为原沉积层的1/2，基体的1/3。强化层和基体的表面主要以磨粒磨损为主，而纳米复合镀层则是磨粒磨损和黏着磨损综合作用的结果。要想获得同样厚度的涂层，电镀和化学镀所需要的时间要远远超过热喷涂或有机物胶合粉末。对于加入强化颗粒的复合镀，因为颗粒分布的密度和数量难以控制，所以这方面不如热喷涂和有机物胶合的粉末。对于纳米颗粒的复合镀层，在沉积过程中纳米颗粒很容易团 聚，难以发挥纳米颗粒的特殊性能。激光熔覆工艺的优点是可以把陶瓷层做得无限厚，缺点是金属和熔覆膜层间的连接不牢，且膜层易开裂。激光熔覆工艺也正是因为无法和金属形成良好的结合而无法大规模推广。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是为了克服现有的微弧氧化工艺制得的陶瓷膜层过薄，易破碎，不能胜任恶劣的耐磨环境的缺陷，而提供了。本专利技术的方法可以增加微弧氧化陶瓷膜层的厚度，从而达到更加耐磨和耐腐蚀的目的，解决了目前微弧氧化陶瓷膜层过薄，无法满足对于刹车盘等耐磨性要求很高的应用的问题。本专利技术人经过大量思考和反复研究，意外的发现铝合金等轻合金的表面陶瓷化， 可以通过激光熔覆的方法把陶瓷加厚。而且这种比较厚的陶瓷层可以用在很多领域。并且， 激光熔覆工艺正是因为无法和金属形成良好的结合而无法大规模推广，而在微弧氧化陶瓷上再进行激光熔覆就可以把这两点结合的很好。即金属和微弧氧化陶瓷层原子级连接，而微弧氧化陶瓷和激光熔覆的陶瓷之间又可以实现原子级连接，这样就使金属和陶瓷层合为一体了，克服了微弧氧化工艺和激光熔覆工艺的缺陷。因此，本专利技术涉及一种金属表面的陶瓷膜层的制备方法，其包含下列步骤将微弧氧化工艺得到的陶瓷膜层和陶瓷粉末进行预置式激光熔覆或同步式激光熔覆，即可。其中，所述的预置式激光熔覆较佳的包含下列步骤在微弧氧化工艺得到的陶瓷膜层表面涂覆陶瓷粉末，然后通过激光熔覆的方式，使陶瓷粉末同所述的微弧氧化工艺得到的陶瓷膜层进行冶金级结合，即可。所述的同步式激光熔覆较佳的包含下列步骤将陶瓷粉末直接送入激光束中，在微弧氧化工艺得到的陶瓷膜层表面进行激光熔覆，使陶瓷粉末同所述的微弧氧化工艺得到的陶瓷膜层进行冶金级结合，即可。本专利技术中，所述的激光熔覆(包含预置式激光熔覆和同步式激光熔覆)所用的方法和条件均可为本领域激光熔覆工艺中的方法和条件，如，可以参照专利申请 200710056687. O中的方法进行。 其中，所述的微弧氧化工艺所用的方法和条件均可为本领域微弧氧化工艺中的方法和条件，如，可以参照专利申请200910212580. X或美国专利6197178中微弧氧化的方法 进行。本专利技术中，所述的微弧氧化工艺得到的陶瓷膜本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属表面的陶瓷膜层的制备方法，其特征在于包含下列步骤：将微弧氧化工艺得到的陶瓷膜层和陶瓷粉末进行预置式激光熔覆或同步式激光熔覆，即可。

【技术特征摘要】
1.一种金属表面的陶瓷膜层的制备方法，其特征在于包含下列步骤将微弧氧化工艺得到的陶瓷膜层和陶瓷粉末进行预置式激光熔覆或同步式激光熔覆，即可。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的预置式激光熔覆包含下列步骤 在微弧氧化工艺得到的陶瓷膜层表面涂覆陶瓷粉末，然后通过激光熔覆的方式，使陶瓷粉末同所述的微弧氧化工艺得到的陶瓷膜层进行冶金级结合，即可。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的同步式激光熔覆包含下列步骤 将陶瓷粉末直接送入激光束中，在微弧氧化工艺得到的陶瓷膜层表面进行激光熔覆，使陶瓷粉末同所述的微弧氧化工艺得到的陶瓷膜层进行冶金级结合，即可。4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的微弧氧化工艺得到的陶瓷膜层为将铝合金、镁合金或钛合金表面...

【专利技术属性】
技术研发人员：柯全，
申请(专利权)人：柯全，
类型：发明
国别省市：