[發明專利]一種金屬材料表面滲氮沉積復合減摩耐磨改性層制備方法

有效

• 申請號: 201710030980.3
• 申請日: 2017-01-17
• 公開（公告）號: CN106884136B
• 公開（公告）日: 2019-08-16
• 發明（設計）人: 何永勇;李楊;王偉;趙軍;胡寶國
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: C23C8/38
• 分類號: C23C8/38
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 朱琨

1.一種金屬材料表面滲氮沉積復合減摩耐磨改性層制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)將金屬材料工件表面磨平、拋光，用酒精清洗后，放置于空心陰極放電離子源滲氮爐內的陽極電位臺上；

所述金屬材料為AISI304奧氏體不銹鋼，其組成為：C 0.05wt％；Si 0.80wt％；Mn1.50wt％；Cr 17.5wt％；Ni 9.50wt％；Mo 0.013wt％；T i0.011wt％；余量為Fe；

所述空心陰極放電離子源滲氮爐采用脈沖電源，爐壁作為陽極，空心不銹鋼管陣作為放電陰極，其中，空心不銹鋼管直徑為8～10mm；

(2)啟動抽真空系統對滲氮爐抽真空，當爐內真空度達到10-15Pa時，向真空爐內充入凈化過的氨氣，使氨氣均勻分布在整個滲氮爐內，調節氨氣的流量，使爐內的壓強保持100-500Pa；

(3)打開供電系統的電源，爐內的氨氣在高壓電場的作用下發生電離形成NH_j⁺、N⁺和H⁺等離子體，到達所述 滲氮溫度后，開始計算保溫時間；

所述滲氮溫度440-520℃，保溫時間8h；

(4)保溫結束后，切斷電源，維持低壓，使工件在氨氣氣氛中隨爐冷卻，待溫度降到200℃以下出爐，得到滲氮沉積復合減摩耐磨改性層；

所述滲氮沉積復合減摩耐磨改性層的厚度為6-16μm；

經440℃滲氮處理的試樣，在奧氏體γ(111)和γ(200)衍射峰的低角度方向都出現了新的較寬的衍射峰S(111)和S(200)，隨著溫度升高到480℃，S(111)和S(200)相的衍射峰衍射峰向更低的角度偏移；在520℃氮化處理后，試樣表面主要由是S相、CrN和馬氏體α相為主，另有的少量γ′-Fe₄N相。

2.一種金屬材料表面滲氮沉積復合減摩耐磨改性層制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)將金屬材料工件表面磨平、拋光，用酒精清洗后，放置于空心陰極放電離子源滲氮爐內的陽極電位臺上；

所述金屬材料為AISI304奧氏體不銹鋼，其組成為：C 0.05wt％；Si 0.80wt％；Mn1.50wt％；Cr 17.5wt％；Ni 9.50wt％；Mo 0.013wt％；T i0.011wt％；余量為Fe；

所述空心陰極放電離子源滲氮爐采用脈沖電源，爐壁作為陽極，空心不銹鋼管陣作為放電陰極，其中，空心不銹鋼管直徑為8～10mm；

(2)啟動抽真空系統對滲氮爐抽真空，當爐內真空度達到10-15Pa時，向真空爐內充入凈化過的氨氣，使氨氣均勻分布在整個滲氮爐內，調節氨氣的流量，使爐內的壓強保持100-500Pa；

(3)打開供電系統的電源，爐內的氨氣在高壓電場的作用下發生電離形成NH_j⁺、N⁺和H⁺等離子體，到達所滲氮溫度后，開始計算保溫時間；

所述滲氮溫度520℃，保溫時間8h；

(4)保溫結束后，切斷電源，維持低壓，使工件在氨氣氣氛中隨爐冷卻，待溫度降到200℃以下出爐，得到滲氮沉積復合減摩耐磨改性層；

所述滲氮沉積復合減摩耐磨改性層的厚度為6-16μm；

在520℃氮化處理后，試樣表面主要由是S相、CrN和馬氏體α相為主，另有的少量γ′-Fe₄N相。

3.一種金屬材料表面滲氮沉積復合減摩耐磨改性層制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)用SiC砂紙從粗到細將試樣表面磨平，然后進行拋光；用酒精清洗后，放置于空心陰極放電離子源滲氮爐內的陽極電位臺上；

所述試樣為AISI304奧氏體不銹鋼，其成分為：0.05wt.％C；0.80wt.％Si；1.50wt.％Mn；17.5wt.％Cr；9.50wt.％Ni；0.013wt.％Mo；0.011wt.％Ti；Fe余量；

步驟(1)所述空心陰極放電離子源滲氮爐采用脈沖電源，爐壁作為陽極，空心不銹鋼管陣作為放電陰極，其中，空心不銹鋼管直徑為8～10mm；

(2)啟動抽真空系統對滲氮爐抽真空，當爐內真空度達到15Pa時，向真空爐內充入凈化過的氨氣，使氨氣均勻分布在整個滲氮爐內，調節氨氣的流量，使爐內的壓強保持500Pa左右；

(3)打開供電系統的電源，爐內的氨氣在高壓電場的作用下發生電離形成NH_j⁺、N⁺和H⁺等離子體，到達所滲氮溫度后，開始計算保溫時間；

所述氮化溫度為520℃,保溫氮化處理8h；

(4)保溫結束后，切斷電源，維持低壓，使工件在氨氣氣氛中隨爐冷卻，待溫度降到200℃以下出爐，得到滲氮沉積復合減摩耐磨改性層；

所述滲氮沉積復合減摩耐磨改性層主要由是S相、CrN和馬氏體α相為主，另有的少量γ′-Fe₄N相；

所述空心陰極放電離子源滲擴沉積氮化樣品表面有明顯沉積層，由直徑為100納米作用的小顆粒所構成。