一种低温离子硼氮复合渗表面改性方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113151775A(43)申请公布日2021.07.23(21)申请号202110404115.7(22)申请日2021.04.15(71)申请人常州大学地址213164江苏省常州市武进区滆湖路1号(72)发明人胡静麻恒魏伟(74)专利代理机构常州市英诺创信专利代理事务所(普通合伙)32258代理人谢新萍(51)Int.Cl.C23C8/38(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图5页(54)发明名称一种低温离子硼氮复合渗表面改性方法(57)摘要本发明属于金属表面处理技术领域，具体涉及一种低温离子硼氮复合渗表面改性处理方法。该方法是对试样进行低温离子硼氮复合渗处理，在离子渗氮炉内，在试样周围摆放硼铁，H2溅射60分钟后，在达到设定温度300℃时，通入空气，保温60分钟，以此来活化试样表面，加速硼原子的吸附和扩散，然后，再进行低温离子硼氮复合渗。本发明的有益效果是：硼氮渗入效率高、且形成FeB，Fe2B，Fe3B，Fe4N和Fe2～3N多相渗层，达到明显改善渗层硬度和耐磨性的效果，由此可以满足更严苛的服役条件。CN113151775ACN113151775A权利要求书1/1页1.一种低温离子硼氮复合渗表面改性处理方法，其特征在于：所述方法具体步骤如下：(1)在离子渗氮炉内，在调质好的34CrNiMo6钢周围摆放硼铁，抽真空后，调节电压、电流起辉，通入氢气，进行H2溅射，清洁试样表面；(2)溅射完毕后，关闭氢气，在达到设定温度后，通入空气，保温进行预氧化；(3)保温预氧化后，关闭空气，通入氮气和氢气，调节氮气和氢气体积比，达到设定温度460～500℃后，设定渗氮气氛压力，保温，进行低温离子硼氮复合渗；(4)待试样随炉冷却到室温，取出离子硼氮复合渗试样，进行测试分析。2.根据权利要求1所述的低温离子硼氮复合渗表面改性处理方法，其特征在于：所述步骤(1)中真空渗氮炉的型号为LDMC‑8CL，极限真空度6.7Pa；工作电流为2‑3A；工作电压为650‑700V，通入氢气流量为500ml/min。3.根据权利要求1所述的低温离子硼氮复合渗表面改性处理方法，其特征在于：所述步骤(1)中加硼铁方式为：将硼铁摆放在阴极盘，硼铁添加量为0.5g‑1.5g。4.根据权利要求1所述的低温离子硼氮复合渗表面改性处理，其特征在于：所述步骤(2)中预氧化温度为300℃，时间为60min，空气流量为3‑5L/min。5.根据权利要求1所述的低温离子硼氮复合渗表面改性处理，其特征在于：所述步骤(3)中氮氢体积比为1:3，氮氢混合气体的总流量为760ml/min。6.根据权利要求1所述的低温离子硼氮复合渗表面改性处理，其特征在于：所述步骤(3)中低温离子硼氮复合渗渗氮气氛压力为400～500Pa，保温时间为6h～8h。2CN113151775A说明书1/5页一种低温离子硼氮复合渗表面改性方法技术领域[0001]本发明属于金属表面处理技术领域，特别涉及一种低温离子硼氮复合渗表面改性方法。背景技术[0002]离子渗氮是一种应用广泛的化学热处理技术，具有工件变形小以及无污染等显著优势。然而，随化合物层厚度增加、脆性增大，对于承受冲击和重载磨损的零部件，服役过程中易出现化合物层局部开裂和脱落现象，导致零部件早期失效。[0003]渗硼是向钢或其他多种合金扩散渗入硼元素，以在表层获得硼化物的一种表面化学渗扩工艺。渗硼后渗硼层组织致密，硼化物呈针齿状楔入基体，与基体结合牢固，具有很高的硬度和耐磨性以及热硬性等综合性能。但常用固体渗硼所需温度高达1000℃左右，且保温时间长，因此存在能耗大、效率较低的不足。发明内容[0004]本发明要解决的技术问题是：基于上述技术问题，本发明提供一种低温离子硼氮复合渗表面改性方法，达到提高效率、改善渗层综合性能的显著效果。[0005]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种低温离子硼氮复合渗表面改性处理方法，包括以下步骤：[0006](1)将34CrNiMo6钢放入渗氮炉内，在阴极盘放入0.5g～1.5g硼铁，抽真空至一定真空度后，调节电压、电流起辉，通入氢气，进行H2溅射，清洁试样表面，增加试样表面活性。[0007]真空渗氮炉的型号为LDMC‑8CL，极限真空度6.7Pa；工作电流为2‑3A；工作电压为650‑700V，通入氢气流量为500ml/min；[0008](2)溅射完毕后，关闭氢气，达到设定温度300℃后，通入空气，保温60min，进行预氧化来活化试样表面，加速硼原子的吸附和扩散，空气流量为3‑5L/min。[0009](3)保温预氧化后，关闭空气，通入氮气和氢气，调节氮气和氢气体积比，达到设定温度460～500℃后，设定渗氮气氛压力，保温，进