一种制备钛合金表面氮化层的方法.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CN110129719A(43)申请公布日2019.08.16(21)申请号201910458944.6(22)申请日2019.05.29(71)申请人河北科技大学地址050018河北省石家庄市裕华东路70号(72)发明人冯志浩孙信阳韩鹏彪李建辉董会苁吴大勇康杰王倩(74)专利代理机构石家庄国为知识产权事务所13120代理人王朝(51)Int.Cl.C23C8/02(2006.01)C23C8/48(2006.01)C23C8/80(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图3页(54)发明名称一种制备钛合金表面氮化层的方法(57)摘要本发明公开了一种制备钛合金表面氮化层的方法，属于钛合金表面改性技术领域，将钛合金材料切割成块体样品，对块体样品的表面进行打磨，然后清洗并干燥，清除块体样品表面的杂质；将块体样品放置到基板上，按块体样品的形状预置卡件，将卡件罩设在块体样品上，在卡件围设的空间内倒入液氮，然后将玻璃片盖在卡件的顶部开口处；依照预设的激光参数启动激光器对块体样品进行激光氮化处理；将表面氮化后的块体样品取出并进行真空去内应力退火，在预设时间下保温后随炉冷却至室温。本发明提供的一种制备钛合金表面氮化层的方法，得到的氮化层均匀致密、表面平整度高、表面性能优异，该工艺操作简单易于操作并且成本较低。CN110129719ACN110129719A权利要求书1/1页1.一种制备钛合金表面氮化层的方法，其特征在于，包括以下步骤：预处理步骤，将钛合金材料切割成块体样品，对所述块体样品的表面进行打磨，然后清洗并干燥，清除所述块体样品表面的杂质；倒入液氮步骤，将所述块体样品放置到基板上，按所述块体样品的形状预置卡件，将所述卡件罩设在所述块体样品上，在所述卡件围设的空间内倒入液氮，然后将玻璃片盖在所述卡件的顶部开口处；激光氮化步骤，依照预设的激光参数启动激光器对所述块体样品进行激光氮化处理；后处理步骤，将表面氮化后的所述块体样品取出并进行真空去内应力退火，在预设时间下保温后随炉冷却至室温。2.如权利要求1所述的一种制备钛合金表面氮化层的方法，其特征在于，所述卡件的顶部高于所述块体样品的表面5～15mm。3.如权利要求1所述的一种制备钛合金表面氮化层的方法，其特征在于，所述液氮高于所述块体样品表面1～4mm。4.如权利要求1所述的一种制备钛合金表面氮化层的方法，其特征在于，所述玻璃片的透光率在80％以上，所述玻璃片的厚度在2～8mm之间。5.如权利要求1所述的一种制备钛合金表面氮化层的方法，其特征在于，所述激光参数为激光功率50～450W，激光扫描速度为1～20mm/s，搭接率10～50％，光斑直径1～5mm。6.如权利要求1所述的一种制备钛合金表面氮化层的方法，其特征在于，所述真空去应力退火中炉内真空度为1×10-3Pa，炉内温度400～800℃。7.如权利要求1所述的一种制备钛合金表面氮化层的方法，其特征在于，所述预设时间为30～180min。8.如权利要求1所述的一种制备钛合金表面氮化层的方法，其特征在于，所述激光器为YLM-450/4500-QCW-MM型激光焊接/切割系统。9.如权利要求1所述的一种制备钛合金表面氮化层的方法，其特征在于，所述卡件包括：壁体，罩设在所述块体样品的表面上；和补液器，通过进液口与所述壁体连接，用于向所述壁体的内部补充液氮。10.如权利要求9所述的一种制备钛合金表面氮化层的方法，其特征在于，所述卡件还包括密封圈，所述密封圈的侧面与所述壁体的内壁连接，且设有用于与所述块体样品抵接的倾斜面，所述密封圈用于密封所述壁体与所述块体样品之间的间隙。2CN110129719A说明书1/6页一种制备钛合金表面氮化层的方法技术领域[0001]本发明属于钛合金表面改性技术领域，更具体地说，是涉及一种制备钛合金表面氮化层的方法。背景技术[0002]钛合金与其他金属相比具有很多优异的性能，钛合金的密度低、比强度高、抗蚀性能和抗高低温性能优越，目前被广泛应用于军事工业、核工业、化工行业以及汽车工业等领域。然而，钛合金的表面硬度较低，在高温高压等恶劣条件下的耐磨损能力明显减弱，其表面对粘着磨损和微动磨损较为敏感等缺点减少了钛合金工件的使用寿命，进而制约了钛合金的进一步应用。氮化钛具有高硬度、高熔点、高耐磨性和高温化学稳定性等优点，是一种应用广泛的陶瓷相。但是，现有的表面氮化技术合金表面氮化层具有硬度和耐磨性能提高不明显、氮化层晶粒粗大、组织不均匀、制作成本较高、存在残余应力以及表面粗糙度较大等一系列的缺点。发明内容[0003]本发明的目的在于提供一种制备钛合金表面氮化层的方法，旨在解决现有技术中存在的硬度和耐磨性能提高较小、氮化层晶粒粗大、组织不均匀、制作成