自蔓延反應合成工藝的工件表面處理方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種工件表面處理方法，特別是涉及一種用于在開放形狀物體上實現 自蔓延反應合成工藝的處理方法。
【背景技術】
[0002] 自蔓延高溫合成（Self-PropagatingHighTemperatureSynthesisSHS)，也 稱燃燒合成（CombustionSynthesis---CS)是一種利用化學反應自身放熱使反應持續進 行，最終合成所需材料或制品的新技術。SHS技術制備的產品純度高、能耗低、工藝簡單，特 別適用于合成復合材料、結構陶瓷和功能梯度材料等。
[0003] 目前用SHS合成的化合物達500多種，SHS技術和燒結、熱壓、熱擠壓、爆炸、堆焊 和離心鑄造等致密化技術結合，已廣泛地應用于電子材料、陶瓷、金屬間化合物、金屬基復 合材料的制備合成。我國現在每年生產的SHS陶瓷內襯鋼管已達十萬噸以上，產品大量應 用于冶金、水泥、礦山。電力等工業領域。
[0004] 采用自蔓延反應合成工藝，可以實現用廉價的原始材料在原位合成制作原本價格 昂貴的硬質合金耐磨材料等，在對于耐磨、耐腐蝕、耐高溫等性能方面有特殊要求的工件表 面復合一層具有特殊功能的合成材料保護層，可以有效地提高原有工件的性能和使用壽 命，具有非常好的工業應用價值。
[0005] 目前采用自蔓延反應合成工藝制作的一般工業應用產品主要是陶瓷內襯復合鋼 管，屬于在有約束的管道內部空間表面制作復合層的工藝。自蔓延合成制作的陶瓷內襯復 合鋼管，因為合成過程是在鋼管內表面進行的，復合層有鋼管內壁的約束成型，并受到管壁 收縮所產生的應力作用而固定在管道內壁。即鋼管受熱之后收縮幅度大，自蔓延反應合成 工藝的內襯的復合層內壁受熱后收縮幅度小。即復合層內壁與鋼管過盈配合固定。
[0006] 然而，對于平板材料或其它開放形狀的工件來說，采用自蔓延反應合成工藝復合 表面防護層的一般工業用產品，目前在市場上還沒有見到。主要原因是復合層與母材金屬 間的結合問題沒有解決，復合層與母材金屬間的結合不是冶金融合，使得復合層與母材結 合強度不夠而容易脫落。
[0007] 采用自蔓延反應合成工藝在平板材料或其它開放形狀（非環形、非球形）的金屬 工件表面燒結保護層，為保證表面復合層與母材金屬間的結合強度，要求表面復合層與母 材金屬間的結合必須為冶金級融合。并且，類似于電焊工藝的那樣，反應合成工藝過程要求 能夠實現只將母材金屬的表層材料融化與復合層的材料進行融合，而母材深層的材料則必 須保證其不被融化。由于自蔓延反應合成過程實際上是燃燒波傳播過程中的高速合成過 程。整個過程可能只有幾秒或十幾秒的時間，并且，理論上某些材料的反應絕熱溫度可以高 達3000t以上。這種高速合成的特點，使合成過程在燃燒波一開始引發后實際上就處于一 種不可控狀態。因此，要想在這種不可控的材料合成過程中控制母材金屬的表層材料融化 程度難度相當大。通常出現的情況是，能量輸入不足時，母材金屬沒有融化，復合層與母材 與分離，造成復合層脫落；或者是輸入的能量過大，造成母材金屬過度融化甚至整個工件被 燒毀。
[0008] 基于上述情況，傳統處理方法存在的缺陷為：由于平板或開放形狀時：上部金屬 母材表層材料，下部金屬母材深層材料。由于采用自蔓延反應合成工藝的溫度過高，并且反 應過快，難以控制，因此熱能量不足時，不能融化上部金屬母材表層材料，使得反應生成涂 層無法可靠的與上部的金屬材料固定在一起。在熱能量過多時，則燒毀下部深層材料。
【發明內容】
[0009] 本發明要解決的技術問題是提供一種結構簡單、成本低、操作簡便、對自蔓延反應 合成工藝控制能力強、能夠可靠的將自蔓延反應合成工藝應用于開放形狀的自蔓延反應合 成工藝的工件表面處理方法。
[0010] 本發明自蔓延反應合成工藝的工件表面處理方法包括如下步驟：
[0011] A、將開放形狀的物體的待加工表面進行雕刻處理；
[0012] B、將調配好的自蔓延反應涂層材料覆到待加工表面；
[0013] C、對涂層材料點火激發自蔓延反應；
[0014] D、對反應生成物及工件進行加壓和保溫。
[0015] 本發明自蔓延反應合成工藝的工件表面處理方法，其中所述步驟A中對待加工表 面的雕刻方式為：將待加工表面加工出至少兩條的凹槽。
[0016] 本發明自蔓延反應合成工藝的工件表面處理方法，其中所述至少兩條凹槽相互平 行。
[0017] 本發明自蔓延反應合成工藝的工件表面處理方法，其中所述至少兩條凹槽相互交 錯。
[0018] 本發明自蔓延反應合成工藝的工件表面處理方法，其中所述至少兩條凹槽是直線 或曲線。
[0019] 本發明自蔓延反應合成工藝的工件表面處理方法，其中所述凹槽的截面形狀為矩 形、U形、梯形、V形、反T形、梯形或燕尾形。
[0020] 本發明自蔓延反應合成工藝的工件表面處理方法，其中所述步驟C中點火方式 為：電弧點火、電火花點火、火焰點火、強電流點火、高溫爐點火、電子束點火、激光點火、高 溫輻射點火、微波點火或化學爐點火。
[0021] 本發明自蔓延反應合成工藝的工件表面處理方法與現有技術不同之處在于本發 明自蔓延反應合成工藝的工件表面處理方法通過對開放形狀待加工表面進行雕刻處理，可 增加待加工表面與涂層的接觸面積并且減少了待加工表面所在母材的質量，因為在同樣的 熱量施加于母材時，肯定是接觸面積越大、質量越少，則溫度升高的更快，更加利于涂層穩 定的融合于母材表面。并且利用涂層材料的受熱體系縮小程度小于母材，則可在母材和涂 層冷卻后，體積較大的涂層卡在雕刻的溝槽中，從而能夠在開放形態的平面上，更可靠的固 定涂層。
[0022] 下面結合附圖對本發明的自蔓延反應合成工藝的工件表面處理方法作進一步說 明。
【附圖說明】
[0023] 圖1是自蔓延反應合成工藝的工件表面處理方法的處理的開放形狀的物體主視 圖；
[0024] 圖2是圖1開放形狀的物體的俯視圖；
[0025] 圖3是自蔓延反應合成工藝的工件表面處理方法的處理的另一種開放形狀的物 體的主視圖；
[0026] 圖4是圖3所示另一種開放形狀的物體的俯視圖；
[0027] 圖5是圖3所示另一種開放形狀的物體的左視圖。
【具體實施方式】
[0028] 如圖1~圖5所示，參見圖1和圖2,本發明自蔓延反應合成工藝的工件表面處理 方法包括如下步驟：
[0029]A、將開放形狀的物體1的待加工表面2進行雕刻處理，其中對待加工表面2的雕 刻方式為：將待加工表面加工出至少兩條的凹槽3,其優選為多條凹槽3。凹槽3是直線或 曲線。多條凹槽3之間相互平行，或參見圖3