一种锆及锆合金表面喷丸方法
阅读说明：本技术 一种锆及锆合金表面喷丸方法 (Surface shot blasting method for zirconium and zirconium alloy ) 是由 刘日平 王玉珩 陈博涵 李波 张晗 马明臻 张新宇 郭宇星 于 2021-07-27 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种锆及锆合金表面喷丸方法,属于锆及锆合金表面处理技术领域。本发明进行喷丸；喷丸丸料采用粒度为2～12mm钢丸；喷丸时压缩空气压力为0.05～0.8MPa；喷丸丸料流量为0.05～1kg/min；喷丸喷头移动速度为1～5m/min,所述方法能够提高锆及锆合金的耐磨性,延长锆及锆合金的有效寿命,扩大锆及锆合金的应用领域。(The invention provides a shot blasting method for the surface of zirconium and zirconium alloy, belonging to the technical field of surface treatment of zirconium and zirconium alloy. The invention carries out shot blasting; shot blasting shot materials adopt steel shots with the granularity of 2-12 mm; the pressure of compressed air is 0.05-0.8 MPa during shot blasting; the flow rate of shot blasting shots is 0.05-1 kg/min; the moving speed of the shot blasting nozzle is 1-5 m/min, and the method can improve the wear resistance of the zirconium and zirconium alloy, prolong the effective service life of the zirconium and zirconium alloy and expand the application field of the zirconium and zirconium alloy.)
技术领域
本发明涉及锆及锆合金表面处理
技术领域
，尤其涉及一种锆及锆合金表面喷丸方法。背景技术
锆及锆合金具有比重轻、比强度高、耐热性好和耐腐蚀性强等优点，已被广泛应用于精密机械、航空航天等领域。同时，锆及锆合金也具有良好综合力学性能。但其塑性剪切抗力低、表面摩擦因素大，导致其耐磨性差，使用寿命大为缩短。因而人们便采用表面改性技术来提高其各种应用性能。
目前提高锆及锆合金的耐磨性的方法有微弧氧化和阳极氧化。在预氧化前，有人采用喷丸技术清除锆及锆合金表面的油污、碱性物质等。将喷丸工艺作为预氧化前的表面处理工序，对工艺要求简单，能够提高表面层硬度和强度，改变应力状态，提高材料的疲劳强度及延长疲劳寿命，并取得了较好的效果。但是现有的锆及锆合金材料仍存在耐磨性不佳的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种锆及锆合金表面喷丸方法。本发明的表面喷丸方法能够提高锆及锆合金材料的耐磨性，延长锆及锆合金的有效寿命，扩大锆及锆合金的应用领域。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种锆及锆合金表面喷丸方法，包括以下步骤：
对锆及锆合金进行喷丸，所述喷丸的丸料采用粒度为2～12mm钢丸，所述喷丸时压缩空气压力为0.05～0.8MPa，喷丸丸料流量为0.05～1kg/min，喷丸喷头移动速度为1～5m/min。
优选地，所述丸料采用粒度为4mm钢丸，所述喷丸时压缩空气压力为0.2MPa，喷丸丸料流量为0.1kg/min，喷丸喷头移动速度为1.5m/min。
优选地，所述丸料采用粒度为6mm钢丸，所述喷丸时压缩空气压力为0.4MPa，喷丸丸料流量为0.3kg/min，喷丸喷头移动速度为3m/min。
优选地，所述钢丸的硬度HRC为40～50，所述钢丸中碳含量为0.8～1.2wt％，锰含量为0.6～1.0wt％，硅含量为0.4～1.2wt％，硫含量≤0.05wt％，磷含量≤0.05wt％。
优选地，采用压力式喷砂机进行所述喷丸。
本发明提供了一种锆及锆合金表面喷丸方法，对锆及锆合金进行喷丸，所述喷丸的丸料采用粒度为2～12mm钢丸，所述喷丸时压缩空气压力为0.05～0.8MPa，喷丸丸料流量为0.05～1kg/min，喷丸喷头移动速度为1～5m/min。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
本发明对锆及锆合金表面进行喷丸处理，通过表面喷丸弥合锆及锆合金加工中的组织缺陷，使锆及锆合金表面由原来不均匀的拉应力状态改变成均匀的压应力状态，减小了拉应力下生成的氧化膜破裂几率，而且压应力下生成的氧化膜与基体的结合强度增强，氧化膜致密；喷丸还起到了细化晶粒的作用，通过细化晶粒增强基体与氧化膜的结合强度，提高氧化膜的自适应性、韧性和自愈合能力，从而提高锆及锆合金的耐磨性，延长锆及锆合金的有效寿命，扩大锆及锆合金的应用领域。本发明喷丸丸料采用不同粒度的钢丸、喷丸时压缩空气压力、喷丸丸料流量和喷丸喷头移动速度四个方面对耐磨性进行评判。同时，锆合金也具有良好的生物相容性和综合力学性能，可用作牙种植体和人工关节等生物医学材料。
附图说明
图1为本发明实施例一的锆的表面喷丸截面图。
具体实施方式
本发明提供了一种锆及锆合金表面喷丸方法，包括以下步骤：
对锆及锆合金进行喷丸，所述喷丸的丸料采用粒度为2～12mm钢丸，所述喷丸时压缩空气压力为0.05～0.8MPa，喷丸丸料流量为0.05～1kg/min，喷丸喷头移动速度为1～5m/min。
在本发明中，所述丸料优选采用粒度为4mm钢丸，所述喷丸时压缩空气压力优选为0.2MPa，喷丸丸料流量优选为0.1kg/min，喷丸喷头移动速度优选为1.5m/min或
所述丸料优选采用粒度为6mm钢丸，所述喷丸时压缩空气压力优选为0.4MPa，喷丸丸料流量优选为0.3kg/min，喷丸喷头移动速度优选为3m/min。
在本发明中，所述钢丸的硬度HRC优选为40～50，所述钢丸中碳含量优选为0.8～1.2wt％，锰含量优选为0.6～1.0wt％，硅含量优选为0.4～1.2wt％，硫含量优选≤0.05wt％，磷含量优选≤0.05wt％。
在本发明中，优选采用压力式喷砂机进行所述喷丸。
本发明优选准备好待喷丸锆及锆合金，将钢丸料装入砂罐，打开空气压缩机，调整压缩气体的压力，调整丸料流量，开始喷丸。
在本发明中，所述喷丸结束后，所得锆及锆合金的表面喷丸粗糙度Ra优选为0.2～1.5μm。
为了进一步说明本发明，下面结合实例对本发明提供的锆及锆合金表面喷丸方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例一：
一种锆的表面喷丸工艺为：
(1)采用压力式喷砂机；
(2)所述锆表面喷丸丸料采用4mm钢丸；
(3)所述锆表面喷丸压缩空气压力为0.20MPa；
(4)所述锆表面喷丸丸料流量为0.1kg/min；
(5)所述锆表面喷丸喷头移动速度为1.5m/min。
图1为本发明实施例一的锆的表面喷丸截面图，左侧为喷丸表面，可以看出表面晶粒细化，弥合了锆中的组织缺陷。
待喷丸锆材料，规格为100mm×200mm×5mm的锆带，其制备方法是将钢丸料装入砂罐，打开空气压缩机，按以上工艺调整压缩气体的压力，调整丸料流量，开始喷丸，获得的锆及锆合金的表面喷丸粗糙度为Ra1.32μm。
将经过喷丸的锆及锆合金作为试验材料，在透明质酸钠溶液润滑下，载荷为8～12N时，在实验室进行锆的耐磨性效果测试：结果显示在透明质酸钠溶液润滑中，经过喷丸的锆材料的摩擦因数为0.031。
实施例二：
一种锆的表面喷丸工艺为：
(1)采用压力式喷砂机；
(2)所述锆表面喷丸丸料采用6mm钢丸；
(3)所述锆表面喷丸压缩空气压力为0.40MPa；
(4)所述锆表面喷丸丸料流量为0.3kg/min；
(5)所述锆表面喷丸喷头移动速度为3m/min。
待喷丸锆材料，规格为100mm×200mm×5mm的锆带，其制备方法是将钢丸料装入砂罐，打开空气压缩机，按以上工艺调整压缩气体的压力，调整丸料流量，开始喷丸，获得的锆的表面喷丸粗糙度为Ra0.63μm。
将经过喷丸的锆及锆合金作为试验材料，在透明质酸钠溶液润滑下，载荷为8～12N时，在实验室进行锆及锆合金的耐磨性效果测试：结果显示在透明质酸钠溶液润滑中，经过喷丸的锆材料的摩擦因数为0.024。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并非对本发明作任何形式上的限制。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
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