[發(fā)明專利]一種挺柱及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410103297.4
• 申請日: 2014-03-19
• 公開（公告）號: CN103938167A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發(fā)明（設計）人: 辛延君;王慧芹;程祥軍;王洋;楊玉霞
• 申請（專利權(quán)）人: 濰柴動力股份有限公司
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35;C23C14/06;C23C14/02;C23C14/58;C23F17/00
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 趙青朵

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種挺柱及其制備方法。

背景技術(shù)

氣門挺柱是汽車發(fā)動機配氣機構(gòu)的關(guān)鍵部件，在發(fā)動機運行過程中與凸輪軸直接接觸。隨著排氣剎車的需求，為了使發(fā)動機可靠的工作，發(fā)動機的排氣門彈簧力比不使用排氣剎車的狀態(tài)增加近一倍。此外隨著功率的增加，挺柱承受的力也越來越大，導致挺柱易出現(xiàn)嚴重的磨損，從而影響發(fā)動機的可靠性。

目前普遍采用表面化學鍍技術(shù)、表面離子滲氮以及焊接硬質(zhì)合金等技術(shù)對材料的表面進行改性。但是采用傳統(tǒng)的普通表面強化工藝如表面鍍鉻，厚度較薄，由于鍍層與基體是兩種金屬，沒有過渡層，采用傳統(tǒng)的工藝往往造成鍍層的結(jié)合力不高，很容易脫落且沉積薄膜速度低；而采用表層滲氮技術(shù)，由于裝爐方式的不合理及氣壓調(diào)節(jié)不當?shù)龋瑵B氮處理期間溫度不均勻、爐內(nèi)氣流不合理等，因此采用表面滲氮工藝得到的材料的硬度和滲層不均勻。另外由于合金元素在晶界偏聚及氮原子的擴散，在模具滲氮后表層易出現(xiàn)網(wǎng)狀及波紋狀、針狀氮化物及厚的白色脆性層，上述組織缺陷將會導致模具韌性降低、脆性增加、耐沖擊性能減弱、疲勞剝落、耐磨性降低，大大降低模具的使用壽命。

磁控濺射技術(shù)是一種新型的表面處理技術(shù)，其原理是：電子在電場的作用下加速飛向基片的過程中與氬原子發(fā)生碰撞，電離出大量的氬離子和電子，電子飛向基片，氬離子在電場作用下加速轟擊靶材，濺射出大量的靶材原子，呈中性的靶原子或分子沉積在基片上成膜。磁控濺射技術(shù)具有成膜速率高、基片溫度低、膜的粘附性好，可實現(xiàn)大規(guī)模鍍膜，因此磁控濺射技術(shù)廣泛應用于材料的表面改性上。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問題在于提供一種挺柱及其制備方法，本申請制備的挺柱的表面設置有復合層，使挺柱具有較高的硬度、耐磨性與抗接觸疲勞性能。

有鑒于此，本申請?zhí)峁┝艘环N挺柱的制備方法，包括以下步驟：

a）將挺柱基體置于磁控濺射設備中，抽真空后對所述挺柱基體進行預熱；

b）將步驟a）得到的挺柱進行活化；

c）在氮氣氛圍下，采用TiC靶與SiC靶對步驟b）得到的挺柱進行濺射；

d）將步驟c）得到的挺柱進行退火處理。

優(yōu)選的，步驟b）具體為：

在所述磁控濺射設備中通入氬氣，磁控濺射設備中的真空室內(nèi)壓強為0.1Pa～10Pa，射頻電流為100A～200A時，利用氬氣等離子體對步驟a）得到的挺柱的表面進行轟擊活化。

優(yōu)選的，步驟c）中所述濺射的過程中，所述磁控濺射設備的工作壓強為0.1Pa～10Pa，靶心距為60mm～100mm。

優(yōu)選的，所述TiC靶的磁控濺射鈀的功率為500W～1000W，SiC靶的磁控濺射靶的功率為300W～500W。

優(yōu)選的，所述退火處理的溫度為200℃～1200℃，所述退火處理的時間為1h～2h。

優(yōu)選的，所述預熱的溫度為300℃～500℃。

優(yōu)選的，步驟a）中抽真空后所述磁控濺射設備的真空度為2×10^-3Pa～5×10^-3Pa。

本申請?zhí)峁┝艘环N上述方案所制備的挺柱，所述挺柱的表面設置有TiSiCN復合層。

優(yōu)選的，所述TiSiCN復合層中Si的含量為0.2wt%～10wt%，C的含量為0.2wt%～10wt%，Ti的含量為0.1wt%～5wt%，N的含量為0.5wt%～20wt%。

優(yōu)選的，所述TiSiCN復合層的厚度為20μm～50μm。

本申請?zhí)峁┝艘环N挺柱的制備方法。在制備挺柱的過程中，本申請首先將挺柱基體置于磁控濺射設備中，將其進行預熱，以有利于挺柱表面的活化；再將預熱后的挺柱進行活化，為磁控濺射作準備；然后在氮氣的氛圍下將活化后的挺柱采用TiC靶與SiC靶對挺柱進行雙靶濺射，從而得到TiSiCN復合層，最后將挺柱進行退火處理，使復合層與挺柱能夠?qū)崿F(xiàn)有效結(jié)合。