本发明涉及金属涂层加工，特别地是一种金属涂层表面制备梯度纳米晶结构层的载流摩擦加工方法。

  1、梯度纳米晶结构是指在材料中，晶粒尺寸从一个区域逐渐变化到另一个区域，形成一种梯度变化。对于在材料内部或材料表明产生梯度纳米晶结构能有效获得以下优异性能，如机械性能：提供较高的强度和硬度(纳米晶区域)，而在另一个部分提供较好的延展性和韧性(较大晶粒区域)；耐磨性：在表面提供较高的硬度，从而增强耐磨性；降低裂纹扩展速率：裂纹在传播过程中在不同晶粒尺寸的区域中受到阻碍，以此来降低其扩展速率；复合功能性：梯度纳米晶结构能够准确的通过不同的应用需求，实现在单一材料中融合多种性能，如结合强度、导电性和热传导性等。综合上述将梯度纳米晶结构引入涂层表面可以轻松又有效地提高涂层的硬度、延展性、耐磨性和耐蚀性等性能，从而极大地提高材料的服役寿命。

  2、常见的表面纳米晶制备方法有：表面高能喷丸(hesp)、表面机械研磨(smat)和表面机械碾压等，通过该类方法对金属表层实施多次、反复的塑性变形，以达到晶粒细化目的。但是传统方法制备梯度纳米晶结构层通常出现结构模糊，成形率低，成形区域较浅等问题，形成的梯度纳米晶结构层不理想。

  1、根据上述技术的不足，本发明目的是提供一种金属涂层表面制备梯度纳米晶结构层的载流摩擦加工方法，解决金属涂层制备梯度纳米晶结构层的结构模糊以及成形区域较浅等问题。

  3、一种金属涂层表面制备梯度纳米晶结构层的载流摩擦加工方法，包括以下步骤：

  4、步骤s1、在基体表面制备金属涂层，对金属涂层进行砂纸打磨，并进行表面清洁；

  6、步骤s3、对于不同的金属涂层材料，采用不一样的电流电压以及研磨工艺。从而获得具有大面积、高成型率、结构清晰的梯度纳米晶结构层。

  8、步骤s11、溶液配制：硝酸银浓度为16～48g/l，乙二醛为25～50ml/l，三乙醇胺为5～10ml/l，2％氨水；将硝酸银溶液与2％氨水混合得到银氨溶液；将乙二醛与三乙醇胺进行混合得到还原剂；

  9、步骤s12、旋转喷雾沉积银涂层：喷涂流量为5～16ml/min、喷涂距离为3～7cm、喷涂时间为5～30min、喷涂气压压力为0.2～1mpa、旋转速度为60～150r/min；

  10、步骤s13、对银涂层进行sic砂纸打磨，依次采用依次经过1000#、1500#、2000#、3000#的sic砂纸打磨涂层表面，置于无水乙醇的容器中进行超声波清洗15分钟。

  11、进一步地，所述的金属涂层材料包括：铁、镍、金、银、铜、铝、镁中的任一种或其组合，涂层厚度大于5μm。

  12、进一步地，所述的金属涂层制备方法有：电镀、化学镀、磁控溅射、喷雾沉积、热喷涂、冷喷涂中的任一种。

  13、进一步地，所述的机械研磨处理方法有：圆柱研磨、球盘式往复摩擦、销盘式摩擦中的任一种。

  15、进一步地，所述的研磨工艺，载荷为1～50n，摩擦时间为10～180分钟，摩擦频率为1～10hz。

  16、进一步地，所述步骤s3中，采用销盘式摩擦方法对银涂层表明上进行载流摩擦加工处理；将银涂层接通直流电，电流为2a，载荷为3n，摩擦时间为30分钟，摩擦频率为1hz。

  17、进一步地，所述步骤s3中，采用销盘式摩擦方法对银涂层表明上进行载流摩擦加工处理；将银涂层接通直流电，电流为2a，载荷为0.5n，摩擦时间为20分钟，摩擦频率为1hz。

  19、本发明提供了一种金属涂层表面制备梯度纳米晶结构层的载流摩擦加工方法，本发明通过载流摩擦的加工方法在金属涂层实现梯度纳米晶结构层。从微观上，晶粒内因为剪切应力导致大量的位错、堆垛层错、原子重排、大角度晶界的产生，同时电流流通在上面讲述的情况中受阻，进而产生“热效应”，进一步促进位错等情况的发生，加快了晶粒从粗晶向细晶转变，实现晶粒细化。随着涂层深度的增加，剪切应力与正压力逐渐被削弱，粗晶粒被切割成细晶的数量开始降低，从而逐步形成梯度纳米晶结构层。在摩擦系统和电系统的协同作用下，有效制备具有大面积、结构清晰、高成形率的梯度纳米晶结构层。

  1.一种金属涂层表面制备梯度纳米晶结构层的载流摩擦加工方法，其特征是，包括以下步骤：

  2.根据权利要求1所述的一种金属涂层表面制备梯度纳米晶结构层的载流摩擦加工方法，其特征是：所述的金属涂层材料包括：铁、镍、金、银、铜、铝、镁中的任一种或其组合，涂层厚度大于5μm。

  3.根据权利要求1所述的一种金属涂层表面制备梯度纳米晶结构层的载流摩擦加工方法，其特征是：所述的金属涂层制备方法有：电镀、化学镀、磁控溅射、喷雾沉积、热喷涂、冷喷涂中的任一种。

  4.根据权利要求1所述的一种金属涂层表面制备梯度纳米晶结构层的载流摩擦加工方法，其特征是：所述的机械研磨处理方法有：圆柱研磨、球盘式往复摩擦、销盘式摩擦中的任一种。

  5.根据权利要求1所述的一种金属涂层表面制备梯度纳米晶结构层的载流摩擦加工方法，其特征是：所述的直流电，电流为1～20a，电压为5～50v。

  6.根据权利要求1所述的一种金属涂层表面制备梯度纳米晶结构层的载流摩擦加工方法，其特征是：所述的研磨工艺，载荷为1～50n，摩擦时间为10～180分钟，摩擦频率为1～10hz。

  本发明公开了一种金属涂层表面制备梯度纳米晶结构层的载流摩擦加工方法，涉及金属涂层加工技术领域，在基体表面制备金属涂层，对金属涂层进行砂纸打磨，并进行表面清洁；将金属涂层接通直流电，对整个待加工区域进行载流摩擦处理；对于不同的金属涂层材料，采用不一样的电流电压以及研磨工艺；本发明利用电系统及摩擦系统的协同作用，在微观尺度下，令金属涂层的晶粒产生高密度位错、堆垛层错、原子重排、晶间热效应等，将粗晶粒向细晶粒转变，使金属涂层表面获得梯度纳米晶，本发明可实现制备大面积、高成形率、结构清晰的梯度纳米晶结构层。解决传统制备梯度纳米晶结构层的工艺复杂、成形率低、结构模糊等问题。

  1. 金属材料表面改性技术 2. 超硬陶瓷材料制备与表面硬化 3. 规整纳米材料制备及应用研究

  1.数字信号处理 2.传感器技术及应用 3.机电一体化产品开发 4.机械工程测试技术 5.逆向工程技术研究

  1.精密/超精密加工技术 2.超声波特种加工 3.超声/电火花复合加工 4.超声/激光复合加工 5.复合能量材料表面改性 6.航空航天特种装备研发

  1. 先进材料制备 2. 环境及能源材料的制备及表征 3. 功能涂层的设计及制备 4. 金属基复合材料制备