[發(fā)明專利]一種快速離子滲氮方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610158795.8
• 申請(qǐng)日: 2016-03-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105648395B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡靜;繆斌;李景才;劉晗;楊衛(wèi)民;葉雪梅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 常州大學(xué)
• 主分類號(hào): C23C8/38
• 分類號(hào): C23C8/38;C23C8/02
• 代理公司: 常州知融專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32302
• 代理人: 路接洲

本發(fā)明涉及一種快速離子滲氮方法，包括以下步驟：將原始態(tài)鋼加工切割成試樣；將試樣先后進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理和打磨處理，打磨處理后在有機(jī)溶劑中進(jìn)行超聲清洗、吹干；將試樣進(jìn)行噴砂處理，噴砂處理后在有機(jī)溶劑中進(jìn)行超聲清洗、吹干；將試樣置于離子氮化爐中，通入氫氣濺射，進(jìn)行離子滲氮表面處理，試樣冷卻至室溫。本發(fā)明的有益效果是：克服了離子滲氮滲層薄、滲氮效率低的缺點(diǎn)，噴砂處理時(shí)，砂粒在氣流的作用下，不斷沖擊試樣表面，使得試樣表層產(chǎn)生塑性變形，引起位錯(cuò)等一系列表面缺陷；操作流程簡(jiǎn)單便捷，能夠在短時(shí)間內(nèi)提高滲氮速率與滲層厚度，具有高效、節(jié)能的優(yōu)勢(shì)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種快速離子滲氮方法。

背景技術(shù)

在工程應(yīng)用中，離子滲氮是一種應(yīng)用較為廣泛的表面熱處理技術(shù)，該技術(shù)主要是通過(guò)陰極濺射產(chǎn)生活性的氮原子，在試樣表面富集且不斷向基體內(nèi)部擴(kuò)散，最終形成滲氮層。

噴砂處理作為一種表面預(yù)處理方法，不僅能夠去除金屬表面雜質(zhì)與氧化皮，同時(shí)還能改變材料表面結(jié)構(gòu)與性能。

在化學(xué)熱處理技術(shù)中，滲氮技術(shù)包含氣體滲氮、離子滲氮、鹽浴滲氮等。離子滲氮和鹽浴滲氮雖可以獲得一定厚度的滲氮層，但前兩者滲氮周期較長(zhǎng)，設(shè)備資源利用率不高，而后者則容易對(duì)環(huán)境造成污染，具有一定的危害性。此外，單一的滲氮技術(shù)往往要花費(fèi)過(guò)長(zhǎng)的時(shí)間才能達(dá)到理想的改性層。

雖然相比于其他的表面改性技術(shù)，離子滲氮技術(shù)具有滲氮溫度低、工件變形小以及無(wú)污染等優(yōu)勢(shì)。但單一的離子滲氮周期較長(zhǎng)，極易造成資源浪費(fèi)，為了擴(kuò)大離子滲氮技術(shù)的進(jìn)一步廣泛應(yīng)用，如何縮短生產(chǎn)周期，提高資源利用率和滲氮效率一直是人們密切關(guān)注的問(wèn)題，而采取噴砂處理+離子滲氮方法能夠減少資源的浪費(fèi)，同時(shí)提高生產(chǎn)效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是：基于上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種快速離子滲氮方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的一個(gè)技術(shù)方案是：一種快速離子滲氮方法，包括以下步驟：

(1)將原始態(tài)鋼加工切割成試樣；

(2)將試樣先后進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理和打磨處理，打磨處理后在有機(jī)溶劑中進(jìn)行超聲清洗、吹干；

(3)將試樣進(jìn)行噴砂處理，噴砂處理后在有機(jī)溶劑中進(jìn)行超聲清洗、吹干；

(4)將試樣置于離子氮化爐中，抽真空至10Pa以下，通入氫氣濺射30min，爐內(nèi)壓力保持300Pa，氫氣流量為500ml/min；將爐溫升高到510℃，進(jìn)行離子滲氮表面處理，保溫時(shí)間為4h，保溫結(jié)束后，試樣冷卻至室溫。

進(jìn)一步地，步驟(1)中原始態(tài)鋼為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的一種，優(yōu)選45鋼，試樣尺寸為10mm×10mm×10mm。

進(jìn)一步地，步驟(2)中調(diào)質(zhì)處理為先升溫至840℃保溫12min，水冷至室溫，再升溫至580℃保溫30min，空冷至室溫。

進(jìn)一步地，步驟(2)中打磨處理為將試樣分別用500#～2000#的SiC砂紙進(jìn)行打磨至鏡面，打磨處理后試樣浸泡于無(wú)水乙醇中進(jìn)行超聲清洗15min。

進(jìn)一步地，步驟(3)中噴砂處理為試樣用46目棕剛玉砂進(jìn)行噴砂，噴砂時(shí)試樣與噴嘴之間的距離為5cm，角度呈45°，噴砂處理時(shí)間為<30min，噴砂處理后試樣浸泡于無(wú)水乙醇中進(jìn)行超聲波清洗15min。

進(jìn)一步地，步驟(4)中離子滲氮處理具體操作為：采用氫氣和氮?dú)饣旌蠚怏w，氮?dú)馀c氫氣的流量分別為200ml/min和600ml/min，氣體壓力保持在400Pa。

進(jìn)一步地，步驟(4)中冷卻方式為隨爐冷卻，冷卻后采用DMI-3000M型光學(xué)金相顯微鏡觀察截面顯微組織，并測(cè)量化合物層厚度。

采用快速離子滲氮方法，處理后的試樣表層獲得優(yōu)異的化合物層厚度。