[發明專利]一種提高M50NiL軸承鋼表面摩擦學性能的方法

有效

• 申請號: 201810354246.7
• 申請日: 2018-04-19
• 公開（公告）號: CN108411244B
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發明（設計）人: 李澤清;何衛鋒;張虹虹;聶祥樊;徐雷;張廣安;李應紅
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: C23C8/22
• 分類號: C23C8/22;C23C8/80;C21D1/18;C23C14/34;C23C14/16;C23C14/06;C23F17/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

1.一種提高M50NiL軸承鋼表面摩擦學性能的方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟S1，采用真空脈沖滲碳技術對M50NiL軸承鋼基材表面進行滲碳和高溫回火處理；

步驟S2，對經步驟S1處理的M50NiL軸承鋼基材進行淬火和回火處理；

步驟S3，去除經步驟S2處理后的M50NiL軸承鋼基材的表面白亮層；

步驟S4，采用多靶非磁控濺射技術在步驟S3處理后的M50NiL軸承鋼基材表面逐層沉積結合層鉻金屬層、Cr→GLC梯度層和GLC基固體潤滑薄膜；其中，步驟S4包括：

在多靶非平衡磁控濺射系統中安裝高純碳靶和摻雜元素靶材，當真空度至1×10^-6托時，通入高純Ar，利用輝光放電對M50NiL軸承鋼基材表面和靶材表面進行等離子體輝光刻蝕清洗，其中，負偏壓-600V，占空比50％，直流電源保持0.6A，M50NiL軸承鋼基材清洗完成后，保持Ar氣氛真空度為0.4Pa，設置偏壓為-100V，占空比50％；

在M50NiL軸承鋼基材表面制備結合層鉻金屬層：Ar氣流量16sccm，負偏壓-100V，Cr靶電流3A，C靶電流0A，沉積300s；

在結合層鉻金屬層上制備Cr→GLC梯度層：控制Cr靶電流從3A線性減小到0.35A，C靶電流由0A線性增加至3A，Ar氣流量16sccm，偏壓-600V，沉積300s；

在Cr→GLC梯度層上制備GLC基固體潤滑薄膜：Ar流量16sccm，偏壓-600V，Cr靶電流保持為0.35A，C靶電流保持為3A，沉積時間為10800s；

其中，結合層鉻金屬層的厚度為200～240nm；結合層鉻金屬層、Cr→GLC梯度層和GLC基固體潤滑薄膜的總厚度為2～3μm。

2.如權利要求1所述的一種提高M50NiL軸承鋼表面摩擦學性能的方法，其特征在于，步驟S1中，滲碳采用真空脈沖滲碳，真空脈沖滲碳時，每個滲碳周期包括強滲碳過程和擴散過程，其中，擴散時間與強滲碳時間的時長比為1：4，滲碳溫度890～920℃，滲碳時間為5.8～6.2h，滲碳后進行兩次高溫回火，回火溫度700～750℃，保溫時間410～430min。

3.如權利要求1所述的一種提高M50NiL軸承鋼表面摩擦學性能的方法，其特征在于，步驟S1中，M50NiL軸承鋼基材的滲碳深度為1.4～1.6mm，滲碳后表面硬度達7.5GPa。

4.如權利要求1所述的一種提高M50NiL軸承鋼表面摩擦學性能的方法，其特征在于，步驟S2中，淬火時，保溫溫度為1050℃～1110℃，保溫85～95min后淬火；

在-70℃冷處理55～65min，在530～550℃下回火處理175～185min，然后再重復進行一次-70℃冷處理和回火處理。

5.如權利要求1所述的一種提高M50NiL軸承鋼表面摩擦學性能的方法，其特征在于，步驟S3中，去除M50NiL軸承鋼基材表面的白亮層，并進行磨削和拋光，使表面粗糙度達到0.05μm。