[發(fā)明專利]鋁合金的表面合金化工藝

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410472958.0
• 申請日: 2014-09-16
• 公開（公告）號: CN104213097A
• 公開（公告）日: 2014-12-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱忠良
• 申請（專利權(quán)）人: 朱忠良
• 主分類號: C23C16/34
• 分類號: C23C16/34;C23C16/52
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 潘登

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鋁合金表面的處理工藝，尤其涉及一種利用氣相沉積在鋁合金表面的合金化處理工藝。

背景技術(shù)

鋁合金由于具有密度小、熱膨脹系數(shù)低、比剛度和比強(qiáng)度高等諸多優(yōu)異性能，在光學(xué)精密儀器、慣性器件、發(fā)動機(jī)活塞、汽車車身、機(jī)車車廂和航空航天器結(jié)構(gòu)等方面取得了成功應(yīng)用。實際應(yīng)用中，鋁合金也存在諸多問題，如：在有氯離子及堿性介質(zhì)存在的情況下，極易發(fā)生點腐蝕、縫隙腐蝕、應(yīng)力腐蝕和腐蝕疲勞等多種形式的破壞，硬度較低、摩擦系數(shù)高、磨損大，容易拉傷且難以潤滑導(dǎo)致鋁合金耐磨性差、鋁合金強(qiáng)度不高，易產(chǎn)生塑性變形，這在很大程度上限制了鋁合金的應(yīng)用范圍。為了更好地發(fā)揮鋁合金的優(yōu)良特性，從鋁合金的冶煉、熱處理工藝到鋁合金的表面強(qiáng)化工藝等方面有大量的研究工作可做，可極大地拓展鋁合金的工業(yè)應(yīng)用范圍。化學(xué)氣相沉積就是改善鋁合金表面性能的一種方法。

化學(xué)氣相沉積(chemical?vapor?deposition，簡稱VCD)是指在不同的溫度場、不同的真空度下，將幾種含有構(gòu)成涂層材料元素的化合物或單質(zhì)反應(yīng)源氣體，通入放有被處理工件的反應(yīng)室中，在工作和氣相界面進(jìn)行分解、氧化、置換、還原等反應(yīng)，生成新的固態(tài)物質(zhì)沉積在工件表面，形成均勻一致的涂層。化學(xué)氣相沉積是一種用于制備多種形式固體薄膜材料的常用方法。

CN?1510163A公開了一種容器內(nèi)表面化學(xué)氣相沉積涂層方法，該方法可以解決只有一個開口的容器，或者單向多個開口容器，或者有兩個開口但其夾角小于90°、或者兩個開口未開在沿容器最長方向兩端的容器內(nèi)表面涂層的制備。利用容器(1)本身的開口(2)連接一進(jìn)氣管(3)，向容器(1)內(nèi)插入一根導(dǎo)流管(4)，導(dǎo)流管內(nèi)口(4a)插到容器最長方向的頂端，作為尾氣排出通道，反應(yīng)氣體在容器內(nèi)表面沉積后，尾氣通過位于容器內(nèi)部的導(dǎo)流管內(nèi)口(4a)通過導(dǎo)流管(4)排出，導(dǎo)流管外口(4b)處連接真空泵，沉積過程中容器內(nèi)壓強(qiáng)始終保持一定值，可采用常壓或減壓化學(xué)氣相沉積。該發(fā)明只是從結(jié)構(gòu)上優(yōu)化化學(xué)氣相沉積涂層的方法。另外，CN?1632166A公開的直流電弧等離子體化學(xué)氣相沉積裝置及金剛石涂層方法也是從結(jié)構(gòu)上進(jìn)行的優(yōu)化。在本領(lǐng)域內(nèi)還有待于更多的從試驗條件如溫度、壓力等方面的研究來優(yōu)化氣相沉積的涂層方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種鋁合金的表面合金化工藝。本發(fā)明制得的涂層表面平整，致密度大，涂層硬度高，抗彎強(qiáng)度大，具有優(yōu)異的綜合性能。

本發(fā)明所提供的鋁合金的表面合金化工藝，包括如下步驟：

(1)基體試樣預(yù)處理；

(2)將基片放入氣相沉積設(shè)備中，加熱下通入少量氫氣；

(3)開啟水浴加熱，通入氮?dú)猓兀?/p>

(4)打開TiCl₄流量計，并通入載氣沉積TiN涂層；

(5)停止通入氮?dú)夂蚑iCl₄，降溫；

(6)停止通入氫氣，降至常溫后出爐。

作為優(yōu)選技術(shù)方案，本發(fā)明所述的合金化工藝，步驟(1)中基體試樣預(yù)處理包括：a)將基體加熱下在洗滌劑存在下進(jìn)行超聲波清洗，b)然后在蒸餾水中超聲波清洗，c)接著將基體吹干，d)最后將基體烘干。

優(yōu)選地，步驟a)中的加熱溫度為400-600℃，例如為420℃、455℃、480℃、500℃、530℃、560℃、590℃等，優(yōu)選為450-550℃；

優(yōu)選地，所述超聲波清洗的時間為5min以上，例如為6min、8min、12min、17min、25min、32min、35min等，優(yōu)選為15-30min。

優(yōu)選地，步驟b)中的清洗時間為5min以上，例如為6min、8min、12min、17min、25min、32min、35min等，優(yōu)選為15-30min；

步驟c)中的吹干使用高壓氣體。

作為優(yōu)選技術(shù)方案，本發(fā)明所述的合金化工藝，步驟(2)中加熱的溫度為500-650℃，例如為520℃、555℃、580℃、600℃、630℃、645℃等，氫氣的流量為0.5L/min。

作為優(yōu)選技術(shù)方案，本發(fā)明所述的合金化工藝，步驟(3)中加熱的溫度為800-1000℃，例如為820℃、855℃、880℃、900℃、930℃、945℃、980℃等，氮?dú)夂蜌錃獾牧髁勘葹?.5-2:1，例如為0.7:1、1.1:1、1.5:1、1.8:1等，保溫15min以上，例如為17min、25min、32min、35min等，優(yōu)選為20-30min。