[發明專利]一種鈦及鈦合金表面硬化以及表面功能化處理工藝

有效

• 申請號: 201910185605.5
• 申請日: 2019-03-12
• 公開（公告）號: CN111690925B
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發明（設計）人: 周承商;陳奏君;林方睿;劉詠
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C23C24/08
• 分類號: C23C24/08;C22F1/18;C22F1/02
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 蔣太煒

1.一種鈦合金表面硬化以及表面功能化處理工藝；其特征在于：將待處理工件A裝入剛性模具，模具內腔的尺寸設計為與工件間存在一定的空隙，將含鈦混合粉末B填充入剛性模具與工件間的空隙，得到組件C；將組件C裝入高溫爐中加熱至一定溫度，通入氫氣，保溫，然后降溫至一定溫度，保溫，結束；在氫處理過程中，待處理工件A和含鈦混合粉末B的吸氫膨脹體積必須達到有塑性變形且相互粘結，使粉末良好的結合并附著在工件A表面；吸氫的體積膨脹效應使粉末與工件A互相擠壓同時受到剛性模具的約束，從而使得工件A表面得到大于等于1微米的涂層；

然后將工件連同模具進行退火脫氫，退火脫氫過程控制為：在真空或流動惰性氣氛中，將組件C放入高溫爐中加熱至一定溫度，保溫，結束；在脫氫過程中待處理工件A和含鈦混合粉末的結合體有一定程度的體積收縮，使結合體和模具內壁脫離能夠順利脫模；

待處理工件A的化學成分為鈦合金；所述待處理工件A具有吸氫膨脹效應。

2.根據權利要求1所述的一種鈦合金表面硬化以及表面功能化處理工藝；其特征在于：含鈦混合粉末B中，具有吸氫膨脹能力的粉末占含鈦混合粉末總質量的60%以上，所述含鈦混合粉末的粒度為小于500微米。

3.根據權利要求1所述的一種鈦合金表面硬化以及表面功能化處理工藝；其特征在于：所述含鈦混合粉末B由具有吸氫膨脹能力的粉末和其他粉末組成；所述具有吸氫膨脹能力的粉末選自鈦粉和/或鈦合金粉；所述其他粉末包括陶瓷粉末。

4.根據權利要求1所述的一種鈦合金表面硬化以及表面功能化處理工藝；其特征在于：含鈦混合粉末B填滿待處理工件A與剛性模具之間的空隙，封裝、緊固并預留通氣縫隙，但縫隙不會造成粉末的漏出；得到組件C。

5.根據權利要求1所述的一種鈦合金表面硬化以及表面功能化處理工藝；其特征在于：封裝后的模具在吸氫、脫氫過程中模具的各部件保持緊固不會松動。

6.根據權利要求1所述的一種鈦合金表面硬化以及表面功能化處理工藝；其特征在于：所述模具的材質不與氫氣發生反應，不與鈦合金工件A反應，不與含鈦混合粉反應，并可重復使用。

7.根據權利要求1所述的一種鈦合金表面硬化以及表面功能化處理工藝；其特征在于：

吸氫溫度范圍在500℃-850℃，氫氣分壓在10%-100%；

退火脫氫的溫度范圍在400℃-800℃，退火脫氫時，控制爐內真空度低于10^-3 Pa。

8.根據權利要求1所述的一種鈦合金表面硬化以及表面功能化處理工藝；其特征在于：為了進一步提高涂層強度和密度，脫氫后,對工件進行高溫燒結；所述高溫燒結的溫度大于吸氫溫度和脫氫溫度。