一种钨铝复合材料的表面改性方法与流程

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：

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。

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。

技术实现要素：

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：

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。

步骤1)中钨铝复合材料中钨的体积百分含量为5％～20％。

步骤1)中钨铝复合材料还包括除钨外的添加相。

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。

步骤3)中感应加热的加热频率为10～100KHZ。

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℃。

所述钨铝合金间化合物为WAl₁₂或WAl₅。

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

图1为实施例1的钨铝金属间化合物保护层显微形貌图。

图2为实施例1的钨铝金属间化合物保护层成分分析图。

图3为实施例2的钨铝金属间化合物保护层显微形貌图。

图4为实施例2的钨铝金属间化合物保护层成分分析图。

图5为实施例3的钨铝金属间化合物保护层显微形貌图。

图6为实施例3的钨铝金属间化合物保护层成分分析图。

图7为实施例4的钨铝金属间化合物保护层显微形貌图。

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

实施例1

一种W/Al复合材料的表面改性方法，具体包括如下步骤：

(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；

(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；

(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。

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。

实施例2

一种W/Al复合材料的表面改性方法，具体包括如下步骤：

(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；

(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；

(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。

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。

实施例3

一种W/Al复合材料的表面改性方法，具体包括如下步骤：

(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；

(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；

(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。

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。

实施例4

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：

(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；

(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；

(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。

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。