一种在钛合金表面制备钛氮镀层的方法.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CN110106464A(43)申请公布日2019.08.09(21)申请号201910439436.3(22)申请日2019.05.24(71)申请人攀枝花学院地址617000四川省攀枝花市东区机场路10号(72)发明人杨绍利马兰陈书锐(74)专利代理机构北京高沃律师事务所11569代理人刘奇(51)Int.Cl.C23C8/24(2006.01)权利要求书1页说明书3页(54)发明名称一种在钛合金表面制备钛氮镀层的方法(57)摘要本发明提供了一种在钛合金表面制备钛氮镀层的方法，属于材料制备技术领域。包括以下步骤：以钛合金型材为基底，将所述钛合金型材放入转底炉中，在氮气氛围下依次进行低温预热、高温反应和冷却；所述高温反应的温度为1300～1600℃。本发明直接以钛合金型材为基底，钛合金型材表面的钛元素在高温的条件下直接与氮气发生反应，在钛合金型材的表面形成钛氮镀层，该方法操作简单，且得到的钛氮镀层性能优异；同时本发明的低温预热、高温反应均是在转底炉中进行，使用的设备成本低，且节能。CN110106464ACN110106464A权利要求书1/1页1.一种在钛合金表面制备钛氮镀层的方法，其特征在于，包括以下步骤：以钛合金型材为基底，将所述钛合金型材放入转底炉中，在氮气氛围下依次进行低温预热、高温反应和冷却；所述高温反应的温度为1300～1600℃。2.根据权利要求1所述的在钛合金表面制备钛氮镀层的方法，其特征在于，所述钛合金型材包括α钛合金型材、β钛合金型材或α+β钛合金型材。3.根据权利要求1所述的在钛合金表面制备钛氮镀层的方法，其特征在于，所述氮气的流量为1500～2500mL/min。4.根据权利要求1所述的在钛合金表面制备钛氮镀层的方法，其特征在于，所述高温反应的时间为10～50min。5.根据权利要求1所述的在钛合金表面制备钛氮镀层的方法，其特征在于，所述低温预热的温度为500～680℃，时间5～15min。6.根据权利要求1所述的在钛合金表面制备钛氮镀层的方法，其特征在于，所述冷却的方式为随炉冷却。7.根据权利要求1或6所述的在钛合金表面制备钛氮镀层的方法，其特征在于，所述冷却后的温度为室温。8.根据权利要求1所述的在钛合金表面制备钛氮镀层的方法，其特征在于，所述转底炉的转速为30～60min/r。9.根据权利要求1所述的在钛合金表面制备钛氮镀层的方法，其特征在于，所得钛氮镀层的厚度为0.1～1.0mm；所得钛氮镀层中氮含量为0.1～0.5％。2CN110106464A说明书1/3页一种在钛合金表面制备钛氮镀层的方法技术领域[0001]本发明涉及材料制备技术领域，尤其涉及一种在钛合金表面制备钛氮镀层的方法。背景技术[0002]所谓钛金，应是在钛合金的外表面镀上一薄层金，具有成本低，外观好、色泽高雅，不易变色及重量轻等优点。[0003]钛具有密度小、耐高温、耐腐蚀等特性。钛在化工生产中常用于制造热交换器，在电子工业中用做除氧剂。钛对人体无毒，也不和人体肌肉和骨骼发生反应，在医学上称为“亲生物金属”。因此广泛用做医疗器械以及人工关节、人工心瓣、人造齿根等。近年来全世界对钛的需求日益增长，被誉为21世纪金属。[0004]钛合金强度高，大量用于制造军用超音速飞机的结构部件，也用于制造火箭发动机壳体、人造卫星壳体等，还可用于制造船舶及潜艇的各种部件。用钛合金制造火炮、坦克等，既能减轻重量，又很耐用。[0005]TiN为钛合金中的一种，硬度极高，其摩擦系数大大低于高速钢，且化学性质不活泼，从而使之能在工具和工件之间起热垒作用。在工具上镀覆TiN的成本，仅是原工具成本的10～50％，而用户所得到的效益包括延长工具使用寿命通常是没有镀层工具的3～5倍；由于减少停车时间而增加产量、通过提高工具表面光洁度提高了产品质量。[0006]工具氮化钛镀层是采用物理气相沉积法(PVD)或化学气相沉积法(CVD)，在工具或模具表面上镀上一层2～5μm金黄色的氮化钛(TiN)硬膜层。因为氮化钛硬度高(可达HV2000，相当于HRC80～85)、摩擦系数低、与基体的结合强度好、化学稳定性好、润滑性好、耐高温、能承受一定程度的弹性变形，故工具经氮化钛镀复后，寿命可提高3～10倍以上，可进行高速切削和精切，如切削40～45HRC中硬齿面齿轮、耐磨合金和纤维塑料等难加工材料。通过提高工件的表面光洁度，减少调换刀具次数，来实现提高生产效率、节约能源、减少生产费用。[0007]由于CVD法在化学气相沉积室中发生的反应复杂，条件很难控制；且设备复杂。同时，PVD镀覆装置包括溅射、发射电子束熔化、阴极弧光沉积，使其制备成本高，难度较大。发明内容[0008]有鉴于此，本发明的目的在于提供一种在