一种预氧化、离子渗氮、离子氮氧共渗三步复合表面改性处理方法.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CN105506540A(43)申请公布日2016.04.20(21)申请号201510902582.7(22)申请日2015.12.09(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)发明人胡静刘晗缪斌(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)C23C8/34(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图4页(54)发明名称一种预氧化、离子渗氮、离子氮氧共渗三步复合表面改性处理方法(57)摘要本发明涉及一种预氧化、离子渗氮、离子氮氧共渗三步复合表面改性处理方法，包括以下步骤：将原始态钢加工切割成试样；将试样进行调质处理，打磨处理后在有机溶剂中进行超声清洗、烘干；将试样置于离子氮化炉中，抽真空，通入氢气溅射，先后进行预氧化、离子渗氮和离子氮氧共渗三步表面处理，随炉冷却至室温。本发明的有益效果是：第一阶段试样表层形成一层氧化膜；第二阶段由于关闭了空气，氧化膜会逐渐被氢气还原，形成疏松多孔的扩散通道，达到预氧化的催渗效果；第三阶段由于氧化膜在第二阶段被还原完毕，再次通入空气起到氮氧共渗的催渗作用；操作流程简单便捷，能够在短时间内大幅度提高渗氮速率与渗层厚度，具有高效、节能的优势。CN105506540ACN105506540A权利要求书1/1页1.一种预氧化、离子渗氮、离子氮氧共渗三步复合表面改性处理方法，其特征是：包括以下步骤：(1)将原始态钢加工切割成试样；(2)将试样进行调质处理，打磨处理后在有机溶剂中进行超声清洗、烘干；(3)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；关闭氢气，先后进行预氧化、离子渗氮和离子氮氧共渗三步表面处理，离子渗氮和离子氮氧共渗两种表面处理的保温时间共4h，处理完成后冷却至室温。2.根据权利要求1所述的一种预氧化、离子渗氮、离子氮氧共渗三步复合表面改性处理方法，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×5mm。3.根据权利要求1所述的一种预氧化、离子渗氮、离子氮氧共渗三步复合表面改性处理方法，其特征是：所述的步骤(2)中调质处理为先升温至840℃保温7.5min，水冷至室温，再升温至560℃保温30min，空冷至室温。4.根据权利要求1所述的一种预氧化、离子渗氮、离子氮氧共渗三步复合表面改性处理方法，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，在有机溶剂中进行超声清洗为试样浸泡于20ml的无水乙醇中进行超声波清洗15min。5.根据权利要求1所述的一种预氧化、离子渗氮、离子氮氧共渗三步复合表面改性处理方法，其特征是：所述的步骤(3)中预氧化表面处理具体操作为：将炉温升高到300℃，通入空气流量为3L/min，炉内压力设为自由压，预氧化45min。6.根据权利要求1所述的一种预氧化、离子渗氮、离子氮氧共渗三步复合表面改性处理方法，其特征是：所述的步骤(3)中离子渗氮表面处理具体操作为：采用氮气和氢气混合气体，氮气与氢气的流量分别为200ml/min和600ml/min，气体压力保持在400Pa，温度为550℃，时间为1～3h。7.根据权利要求1所述的一种预氧化、离子渗氮、离子氮氧共渗三步复合表面改性处理方法，其特征是：所述的步骤(3)中离子氮氧共渗表面处理具体操作为：采用氮气、氢气和空气混合气体，氮气、氢气和空气的流量分别为200ml/min、600ml/min和200ml/min，气体压力保持在400Pa，温度为550℃，时间为3～1h。8.根据权利要求1所述的一种预氧化、离子渗氮、离子氮氧共渗三步复合表面改性处理方法，其特征是：所述的步骤(3)中氢气溅射的氢气流量为500ml/min，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。9.采用权利要求1所述的一种预氧化、离子渗氮、离子氮氧共渗三步复合表面改性处理方法，其特征是：处理后的试样表层获得优异的化合物层厚度。2CN105506540A说明书1/4页一种预氧化、离子渗氮、离子氮氧共渗三步复合表面改性处理方法技术领域[0001]本发明涉及一种预氧化、离子渗氮、离子氮氧共渗三步复合表面改性处理方法。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。预氧化则是在离子渗氮之前对试样表面进行氧化的工艺，离子氮氧共渗则是在离子渗氮过程中添加适量的空气