[發明專利]一種提高鈦合金表面耐磨性的處理方法

在審

• 申請號: 201910192003.2
• 申請日: 2019-03-14
• 公開（公告）號: CN109797360A
• 公開（公告）日: 2019-05-24
• 發明（設計）人: 林乃明;袁爍;鄒嬌娟;郭俊文;王振霞;秦林;田林海;唐賓;吳玉程
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: C23C4/08
• 分類號: C23C4/08;C23C4/134;C23C4/02;B23H1/00
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 申艷玲

1.一種提高鈦合金表面耐磨性的處理方法，其特征在于：首先采用等離子表面合金化技術獲得表面鉬/鋯合金層，然后對鈦合金進行激光加工處理，獲得凹坑狀表面形貌的鈦合金。

2.根據權利要求1所述的提高鈦合金表面耐磨性的處理方法，其特征在于：包括以下步驟：

(1)鈦合金棒材除油：在80～90 ℃的堿性溶液中浸泡5~10 min；

(2)對步驟(1)處理后的鈦合金棒材進行電火花加工：使用鉬絲電火花切割機，將鈦合金棒材加工成圓片工件；在無水乙醇中對鈦合金工件表面除油后使用SiC水砂紙進行逐級打磨、超聲清洗、蒸餾水洗、干燥備用；

(3)將步驟(2)獲得的鈦合金圓片工件置于等離子表面合金化爐爐腔內的工件臺上，工件臺與第一脈沖電源的陰極連接，成為工件極，再通過源極懸掛架將源極懸掛于等離子表面合金化爐爐腔內的鈦合金圓片工件上方，將源極與鈦合金圓片工件的間距設置為14～16cm范圍內，并通過源極懸掛架使源極與第二脈沖電源的陰極連接，成為合金化過程的靶材，等離子表面合金化爐爐殼與第一脈沖電源的和第二脈沖電源的陽極連接，并接地；

(4)將等離子表面合金化爐爐腔內部抽成真空度為10^-1 Pa，然后向爐腔內通入氬氣作為載氣，流量控制在為60～70 sccm，使爐腔內氣壓維持在25～30 Pa，啟動第一脈沖電源，在其陽極與陰極間施加直流偏壓，爐腔內產生輝光放電，氬氣原子被電離為等離子體，隨著直流偏壓增大，鈦合金圓片工件表面溫度逐漸升高，當工件極溫度升至500～550 ℃時，對鈦合金圓片工件進行離子轟擊清洗20～40 min；

(5)啟動第二脈沖電源，在其陽極與陰極間施加直流偏壓，并逐漸增大直流偏壓，此時產生氣體放電現象，即開始對鈦合金工件進行合金涂層的制備實現鈦合金圓片工件的等離子表面合金化，將第一脈沖電源和第二脈沖電源之間的偏壓數值差控制在200～300 V范圍內，工件極溫度逐漸升高并維持在800～900 ℃范圍內，保溫1～4 h，完成保溫后，緩慢降低第一脈沖電源和第二脈沖電源的直流偏壓，此過程持續30 min，隨后依次關閉第一脈沖電源和第二脈沖電源，使鈦合金圓片工件隨爐緩冷到室溫；

(6)對步驟(5)處理后的鈦合金工件進行激光加工：使用光纖激光加工設備，對鈦合金圓片工件進行激光加工處理，獲得不同密度的凹坑狀表面形貌。

3.根據權利要求2所述的提高鈦合金表面耐磨性的處理方法，其特征在于：所述步驟(1)中堿性溶液配方為：65～75 g/L 氫氧化鈉；35～45 g/L 碳酸鈉；15～25 g/L 磷酸鈉；5～15 g/L 硅酸鈉。

4.根據權利要求2所述的提高鈦合金表面耐磨性的處理方法，其特征在于：所述步驟(3)中的源極為純鉬板或純鋯板。

5.根據權利要求2所述的提高鈦合金表面耐磨性的處理方法，其特征在于：所述步驟(5)中的工件極溫度為850 ℃, 第一脈沖電源和第二脈沖電源之間的偏壓數值差控制在250 V，源-工件極距離為15 cm，保溫時間為3 h。

6.根據權利要求2所述的提高鈦合金表面耐磨性的處理方法，其特征在于：所述步驟(6)中凹坑分布的密度為4 %～8 %，其中凹坑直徑為300 μm。

7.根據權利要求2所述的提高鈦合金表面耐磨性的處理方法，其特征在于：所述步驟(6)中激光加工參數為：激光波長為1064 nm，測試電壓為220 V，輸出功率為20 W，頻率為20kHz，加工速度為5 mm/s。