可控气氛薄层渗碳工艺.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CN106350764A(43)申请公布日2017.01.25(21)申请号201611066871.9(22)申请日2016.11.25(71)申请人大连圣洁热处理科技发展有限公司地址116000辽宁省大连市金州新区铁山东路92号1-6层(72)发明人徐加军杨利王伟田绍洁(74)专利代理机构大连东方专利代理有限责任公司21212代理人赵淑梅(51)Int.Cl.C23C8/36(2006.01)C23C8/20(2006.01)权利要求书1页说明书2页(54)发明名称可控气氛薄层渗碳工艺(57)摘要本发明涉及一种可控气氛薄层渗碳工艺，属于金属材料表面处理领域。本发明采用等离子渗碳法对钛合金的表面进行渗碳处理，该方法以钛合金作为工件极，工件极的电压为350～400V，工件极的渗碳温度为900～1000℃；以石墨为源极，源极的电压为750～900V；以氩气为载气，控制氩气的工作压力在0.1Pa～30Pa，且随着渗碳工艺的进行使氩气的工作压力逐渐减小。该方法通过控制载气氩气在真空炉内的分压，从而控制渗碳的速率，是的各厚度处的渗碳层具有相同的强度，进而提升整个渗碳表面的强度。CN106350764ACN106350764A权利要求书1/1页1.可控气氛薄层渗碳工艺，其特征在于：所述渗碳工艺是在钛合金上进行渗碳的工艺，所述工艺在等离子渗碳真空炉中进行，具体为：以钛合金作为工件极，工件极的电压为350～400V，工件极的渗碳温度为900～1000℃；以石墨为源极，源极的电压为750～900V；以氩气为载气，控制氩气的工作压力在0.1Pa～30Pa，且随着渗碳工艺的进行使氩气的工作压力逐渐减小，渗碳时间为至少0.5h。2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：所述以氩气为载气，控制氩气初始工作压力为20～30Pa，渗碳工艺结束时氩气工作压力为0.1～5Pa，在渗碳过程中匀速降低氩气的工作压力；渗碳时间为至少3h。3.根据权利要求2所述的工艺，其特征在于：所述以氩气为载气，控制氩气初始工作压力为25Pa，渗碳工艺结束时氩气工作压力为1Pa，在渗碳过程中匀速降低氩气的工作压力；渗碳时间为4h。4.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：所述钛合金为TiAl合金。5.利用权利要求1所述工艺制得的钛合金，其特征在于：所述钛合金表面渗碳层为200～500微米，渗碳层的硬度为9000～12000MPa。2CN106350764A说明书1/2页可控气氛薄层渗碳工艺技术领域[0001]本发明涉及一种可控气氛薄层渗碳工艺，属于金属材料表面处理领域。背景技术[0002]以钛为基体加入其他合金元素组成的合金称作钛合金。钛合金是一种新型结构材料，它具有优异的综合性能，如密度小，比强度和比断裂韧性高，疲劳强度和抗裂纹扩展能力好，低温韧性良好，抗蚀性能优异。因此，其在航空、航天、化工、造船等工业部门获得日益广泛的应用，发展迅猛。由于钛及其合金的优异抗蚀性能，良好的力学性能，以及合格的组织相容性，其还特别适用于制作假体装置等生物材料。同时，钛合金具有密度低、比强度高、抗腐蚀性能好、工艺性能好等优点，是较为理想的航天工程结构材料。然而，钛合金的工艺性能差，切削加工困难，在热加工中，非常容易吸收氢氧氮碳等杂质。还有抗磨性差，生产工艺复杂。[0003]为了提高钛合金表面的抗磨性能，目前可采用渗碳技术对钛合金的表面进行表面处理，然而目前的渗碳主要采用甲烷等气体作为碳源，易发生“氢脆”现象。发明内容[0004]本发明的目的是提供一种可控气氛薄层渗碳工艺，以解决上述“氢脆”问题。[0005]可控气氛薄层渗碳工艺，所述渗碳工艺是在钛合金上进行渗碳的工艺，所述工艺在等离子渗碳真空炉中进行，具体为：[0006]以钛合金作为工件极，工件极的电压为350～400V，工件极的渗碳温度为900～1000℃；[0007]以石墨为源极，源极的电压为750～900V；[0008]以氩气为载气，控制氩气的工作压力在0.1Pa～30Pa，且随着渗碳工艺的进行使氩气的工作压力逐渐减小，[0009]渗碳时间为至少0.5h。[0010]本发明所述“等离子渗碳真空炉”可商业购得。[0011]进一步地，所述以氩气为载气，控制氩气初始工作压力为20～30Pa，渗碳工艺结束时氩气工作压力为0.1～5Pa；[0012]渗碳时间为至少3h。[0013]更进一步地，所述以氩气为载气，控制氩气初始工作压力为25Pa，渗碳工艺结束时氩气工作压力为1Pa；[0014]渗碳时间为4h。[0015]本发明优选所述钛合金为TiAl合金。[0016]本发明的另一目的是提供利用上述工艺制得的钛合金。[0017]一种表面渗碳的钛合金，所述钛合金表面渗碳层为200～500