一种离子氮碳共渗与离子渗氮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CN105483605A(43)申请公布日2016.04.13(21)申请号201510903183.2(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)发明人胡静缪斌刘晗(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.C23C8/34(2006.01)C23C8/38(2006.01)C23C8/32(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图5页(54)发明名称一种离子氮碳共渗与离子渗氮复合表面改性处理方法(57)摘要本发明涉及一种离子氮碳共渗与离子渗氮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、清洗、烘干；将试样置于离子氮化炉中，通入氢气溅射，先后进行离子渗氮、离子氮碳共渗表面处理或者先后进行离子氮碳共渗、离子渗氮表面处理，冷却。本发明的有益效果是：离子渗氮时，试样表层形成大量活性氮原子；离子氮碳共渗时，试样表层富集大量的活性氮原子和碳原子，依靠丙烷中分解出的碳原子，促进活性氮原子的扩散和吸附，最终达到催渗的效果；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。CN105483605ACN105483605A权利要求书1/1页1.一种离子氮碳共渗与离子渗氮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，将炉温升高到510℃，先后进行离子渗氮、离子氮碳共渗表面处理或者先后进行离子氮碳共渗、离子渗氮表面处理，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所述的一种离子氮碳共渗与离子渗氮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所述的一种离子氮碳共渗与离子渗氮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所述的一种离子氮碳共渗与离子渗氮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所述的一种离子氮碳共渗与离子渗氮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150ml/min和450ml/min，气体压力保持在300～400Pa，时间为0.5～3.5h。6.根据权利要求1所述的一种离子氮碳共渗与离子渗氮复合表面改性处理方法，其特征是：所述的步骤(3)中离子氮碳共渗处理具体操作为：采用氮气和丙烷混合气体，氮气与丙烷的流量分别为591ml/min和9ml/min，气体压力保持在300～400Pa，时间为0.5～3.5h。7.根据权利要求1所述的一种离子氮碳共渗与离子渗氮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300ml/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。8.采用权利要求1所述的离子氮碳共渗与离子渗氮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。2CN105483605A说明书1/5页一种离子氮碳共渗与离子渗氮复合表面改性处理方法技术领域[0001]本发明涉及一种离子氮碳共渗与离子渗氮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。离子氮碳共渗则是在离子渗氮的基础上，添加丙烷、甲烷或乙醇等进行表面改性的一种热处理技术，具有硬度高、耐磨性好等优点。[0003]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。[0004]虽然相比于其他表面改性技术，离子氮碳共渗技术具有渗氮温度较低、渗速较快、工件变形小以及无污染等优势。但传统的离子氮碳共渗生产效率依然偏低，达不到实际应用中节能高效的生产需求。发明内容[