一种快速离子渗氮方法.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CN105648395A(43)申请公布日2016.06.08(21)申请号201610158795.8(22)申请日2016.03.18(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)发明人胡静缪斌李景才刘晗杨卫民叶雪梅(74)专利代理机构常州市维益专利事务所32211代理人王凌霄(51)Int.Cl.C23C8/38(2006.01)C23C8/02(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称一种快速离子渗氮方法(57)摘要本发明涉及一种快速离子渗氮方法，包括以下步骤：将原始态钢加工切割成试样；将试样先后进行调质处理和打磨处理，打磨处理后在有机溶剂中进行超声清洗、吹干；将试样进行喷砂处理，喷砂处理后在有机溶剂中进行超声清洗、吹干；将试样置于离子氮化炉中，通入氢气溅射，进行离子渗氮表面处理，试样冷却至室温。本发明的有益效果是：克服了离子渗氮渗层薄、渗氮效率低的缺点，喷砂处理时，砂粒在气流的作用下，不断冲击试样表面，使得试样表层产生塑性变形，引起位错等一系列表面缺陷；操作流程简单便捷，能够在短时间内提高渗氮速率与渗层厚度，具有高效、节能的优势。CN105648395ACN105648395A权利要求书1/1页1.一种快速离子渗氮方法，其特征是：包括以下步骤：(1)将原始态钢加工切割成试样；(2)将试样先后进行调质处理和打磨处理，打磨处理后在有机溶剂中进行超声清洗、吹干；(3)将试样进行喷砂处理，喷砂处理后在有机溶剂中进行超声清洗、吹干；(4)将试样置于离子氮化炉中，抽真空至10Pa以下，通入氢气溅射30min，炉内压力保持300Pa，氢气流量为500ml/min；将炉温升高到510℃，进行离子渗氮表面处理，保温时间为4h，保温结束后，试样冷却至室温。2.根据权利要求1所述的一种快速离子渗氮方法，其特征是：所述的步骤(1)中原始态钢为优质碳素结构钢的一种，优选45钢，试样尺寸为10mm×10mm×10mm。3.根据权利要求1所述的一种快速离子渗氮方法，其特征是：所述的步骤(2)中调质处理为先升温至840℃保温12min，水冷至室温，再升温至580℃保温30min，空冷至室温。4.根据权利要求1所述的一种快速离子渗氮方法，其特征是：所述的步骤(2)中打磨处理为将试样分别用500#～2000#的SiC砂纸进行打磨至镜面，打磨处理后试样浸泡于无水乙醇中进行超声清洗15min。5.根据权利要求1所述的一种快速离子渗氮方法，其特征是：所述的步骤(3)中喷砂处理为试样用46目棕刚玉砂进行喷砂，喷砂时试样与喷嘴之间的距离为5cm，角度呈45°，喷砂处理时间为<30min，喷砂处理后试样浸泡于无水乙醇中进行超声波清洗15min。6.根据权利要求1所述的一种快速离子渗氮方法，其特征是：所述的步骤(4)中离子渗氮处理具体操作为：采用氢气和氮气混合气体，氮气与氢气的流量分别为200ml/min和600ml/min，气体压力保持在400Pa。7.根据权利要求1所述的一种快速离子渗氮方法，其特征是：所述的步骤(4)中冷却方式为随炉冷却，冷却后采用DMI-3000M型光学金相显微镜观察截面显微组织，并测量化合物层厚度。2CN105648395A说明书1/4页一种快速离子渗氮方法技术领域[0001]本发明涉及一种快速离子渗氮方法。背景技术[0002]在工程应用中，离子渗氮是一种应用较为广泛的表面热处理技术，该技术主要是通过阴极溅射产生活性的氮原子，在试样表面富集且不断向基体内部扩散，最终形成渗氮层。[0003]喷砂处理作为一种表面预处理方法，不仅能够去除金属表面杂质与氧化皮，同时还能改变材料表面结构与性能。[0004]在化学热处理技术中，渗氮技术包含气体渗氮、离子渗氮、盐浴渗氮等。离子渗氮和盐浴渗氮虽可以获得一定厚度的渗氮层，但前两者渗氮周期较长，设备资源利用率不高，而后者则容易对环境造成污染，具有一定的危害性。此外，单一的渗氮技术往往要花费过长的时间才能达到理想的改性层。[0005]虽然相比于其他的表面改性技术，离子渗氮技术具有渗氮温度低、工件变形小以及无污染等优势。但单一的离子渗氮周期较长，极易造成资源浪费，为了扩大离子渗氮技术的进一步广泛应用，如何缩短生产周期，提高资源利用率和渗氮效率一直是人们密切关注的问题，而采取喷砂处理+离子渗氮方法能够减少资源的浪费，同时提高生产效率。发明内容[0006]本发明要解决的技术问题是：基于上述问题，本发明提供一种快速离子渗氮方法。[0007]本发明解决其技术问题所采用的一个技术方案是：一种快速离子渗氮方法，包括以下步骤：[0008](1)将原始态钢加工切割成试样；[0009](2)将试样先后进行调