多元多层纳米膜粉末冶金气门座及其制备方法.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CN106637093A(43)申请公布日2017.05.10(21)申请号201610944617.8C22C38/52(2006.01)(22)申请日2016.10.26C22C38/42(2006.01)(71)申请人奚杰地址225500江苏省扬州市仪征市东园南路98号2幢101室(72)发明人奚杰(74)专利代理机构扬州苏中专利事务所(普通合伙)32222代理人李楠(51)Int.Cl.C23C14/32(2006.01)C23C14/06(2006.01)B22F3/02(2006.01)B22F3/10(2006.01)C22C38/44(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图5页(54)发明名称多元多层纳米膜粉末冶金气门座及其制备方法(57)摘要多元多层纳米膜粉末冶金气门座，应用多弧离子镀（AIP）设备，将炉内温度控制在100-300℃，采用多弧离子镀多层纳米膜制备工艺，在气门座工作表面生成单层膜（TiN、CrN）、复合膜（TiCr）N和多层膜（TiN－CrN）。制备方法：基础粉末采用高压水雾化制备的低合金粉末+配方量的高合金粉末，经过混料机混合均匀，在自动粉末成型机进行压制成型，之后置入推杆式烧结炉，在氨分解气氛中进行烧结。采用铜溶浸工艺，再将经过金加工的气门座（工件）置入多弧离子镀（AIP）设备进行涂层处理，产品薄膜多层化及添加其它元素。本发明制得的产品具有优良的结合强度，表面显微硬度、耐磨性和抗高温氧化性能，且可大幅度延长使用寿命。CN106637093ACN106637093A权利要求书1/1页1.多元多层纳米膜粉末冶金气门座，其特征在于：应用多弧离子金属AIP设备，将炉内温度控制在100-300℃，采用多弧离子镀多层纳米膜制备工艺，在气门座工作表面生成单层膜TiN或CrN、复合膜（TiCr）N或多层膜TiN－CrN，具有12个靶位。2.权利要求1所述的多元多层纳米膜粉末冶金气门座的制备方法，其特征是，所述制备方法包括以下步骤：①首先选择经过高压水雾化低合金粉末为基础粉末，再添加合金粉，经过混料机40-50分钟混合均匀，在自动粉末成型机上进行压制成型；②将压制成型的气门座生坯置入推杆式烧结炉，在氨分解气氛中进行烧结，烧结温度1100-1500℃，烧结时间50-60分钟；采用铜溶浸工艺，使烧结坯密度≥7.6g/㎝3，烧结坯硬度HRC≥35；所述烧结坯包括以下组分：C0.8-1.2wt%，Cr4.0-6.0wt%，Mo5.0-7.0wt%，Ni1.0-2.0wt%，Co0.2-0.5wt%，Cu12-30wt%，纳米Fe0.1-0.3wt%，余量为Fe；③将经过金属切削加工气门座烧结坯置入多弧离子镀AIP设备进行涂层处理，将炉内温度控制在100-300℃，阴极材料采用钛、铬、钴或钒金属，反应气体为氮气和碳氢化合物气体，真空室接地作阳极，真空室内采用真空弧光放电，在阴极材料表面产生多弧光辉点，使阴极材料蒸发，形成原子和离子；在电场作用下，原子和离子高速轰击气门座工作表面，与此同时，高真空室通入反应气体，即可在气门座工作表面生成多元多层纳米膜涂层。3.根据权利要求2所述的多元多层纳米膜粉末冶金气门座的制备方法，其特征是，所述多元多层纳米膜粉末冶金气门座纳米膜表面显微硬度，即HV（0.050）为1100-2500，纳米膜总厚4-6um，纳米膜共计11-12层，纳米膜基结合力：≥30N。2CN106637093A说明书1/3页多元多层纳米膜粉末冶金气门座及其制备方法技术领域[0001]本发明属于冶金技术领域，将予合金化粉末进行压制、烧结、机械加工和多弧离子镀膜，制得汽车零部件的冶金领域。背景技术[0002]气门座是汽车发动机配气机构中的重要部件，它与气门组成一对重要密封磨擦付，发动机工作时，气门座受到气门冲击，高温（530～870℃）燃烧气体的冲刷、腐蚀、以及燃烧产物、空气中灰尘的磨损，另外还受到热冷应力交替作用，它极易产生变形、烧损，甚至断裂，因此不但要求气门座材料耐磨、耐腐蚀、抗高温，还要求一定径向压溃强度。[0003]发动机气门和气门座处于严酷的热力，化学和机械力状况下工作，其承受着高应力（发动机最高燃烧压力可达20MPa）、高工作温度（气门头低平面中心达870℃）和腐蚀环境（高温燃气侵蚀、硫化、V2O5）腐蚀和氧化作用。[0004]根据上述气门座的工作环境，为保证其工作可靠性和使用寿命，在不同的工作环境和燃用不同燃料的情况下，必须尽快开发研究新材料和新工艺。发明内容[0005]本发明的目的是提供一种多元多层纳米膜粉末冶金气门座及其制备方法，本发明大大提高了基材的表面显微硬度，膜的致密度高，强度和耐磨性能好，且可大幅度延长使用寿命。