一种铍铜合金表面TiN/Ti复合渗层的制备方法.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CN105386001A(43)申请公布日2016.03.09(21)申请号201510880654.2(22)申请日2015.12.04(71)申请人太原理工大学地址030024山西省太原市万柏林区迎泽西大街79号(72)发明人刘小萍于盛旺林乃明王振霞刘琳(74)专利代理机构太原市科瑞达专利代理有限公司14101代理人申艳玲(51)Int.Cl.C23C14/48(2006.01)C23C14/16(2006.01)C23C8/36(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称一种铍铜合金表面TiN/Ti复合渗层的制备方法(57)摘要本发明公开了一种铍铜合金表面TiN/Ti复合渗层的制备方法，属于金属材料表面改性技术领域。该制备方法包括：①铍铜合金工件预处理；②在等离子渗金属炉中进行等离子渗钛工艺；③将渗钛后的铍铜工件置于常规离子氮化炉中进行氮化；最终得到铍铜合金TiN/Ti复合渗层。将等离子表面合金化技术与离子氮化技术相结合，在软质铍铜合金表面形成TiN/Ti复合渗层，所获得的复合渗层具有良好的耐磨性。CN105386001ACN105386001A权利要求书1/2页1.一种铍铜合金表面TiN/Ti复合渗层的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)铍铜合金工件预处理：将铍铜合金工件表面经SiC水洗砂纸打磨→金刚石粉抛光→丙酮清洗，干燥后备用；(2)将预处理后的铍铜合金工件置于等离子渗金属炉内的阴极垫板上，并在其周围加一辅助阴极，在辅助阴极上设有孔；纯钛板通过靶阴极架置于铍铜合金工件上方，纯钛板位于辅助阴极内，与铍铜合金工件间距15～25mm；(3)将铍铜合金工件与工件电源连接，成为工件极，再将纯钛板通过靶阴极架与靶电源连接，成为源极；(4)将等离子渗金属炉抽至极限真空，通入氩气，接通工件电源，产生气体放电，离子轰击铍铜合金工件10～20min，工作气压为20～50Pa；(5)接通钛靶电源，在工件和源极两极间产生空心阴极效应，当温度增加至750～900℃时，保持工作气压30～50Pa，在工件和源极电压分别为300～500V和580～800V条件下，开始进行铍铜合金表面钛合金层的制备，渗钛时间为0.5~3h；渗钛结束后断开工件和靶电源，控制氩气通量为160-180mL/min，维持氩气通入时间1.5～2.5h，使铍铜合金工件快速冷到室温；(6)将渗钛后的铍铜合金工件置于常规离子氮化炉中，选择NH3为渗氮气体，气压为400～550Pa，渗氮温度为600～700℃，阴极电压为650～800V，渗氮6～15h后，维持正常辉光放电冷却0.5～1h，断开电源，关闭气体，随炉冷却至室温；即得铍铜合金TiN/Ti复合渗层。2.根据权利要求1所述的铍铜合金表面TiN/Ti复合渗层的制备方法，其特征在于：(1)铍铜合金工件预处理：将铍铜合金工件表面经SiC水洗砂纸打磨→金刚石粉抛光→丙酮清洗，干燥后备用；(2)将预处理后的铍铜合金工件置于等离子渗金属炉内的阴极垫板上，并在其周围加一辅助阴极，在辅助阴极上设有孔；纯钛板通过靶阴极架置于铍铜合金工件上方，纯钛板位于辅助阴极内，与铍铜合金工件间距18～22mm；(3)将铍铜合金工件与工件电源连接，成为工件极，再将纯钛板通过靶阴极架与靶电源连接，成为源极；(4)将等离子渗金属炉抽至极限真空，通入氩气，接通工件电源，产生气体放电，离子轰击铍铜合金工件15～18min，工作气压为30～40Pa；(5)接通钛靶电源，在工件和源极两极间产生空心阴极效应，当温度增加至830～860℃时，保持工作气压33～38Pa，在工件和源极电压分别为350～400V和600～700V条件下，开始进行铍铜合金表面钛合金层的制备，渗钛时间为0.5~3h；渗钛结束后断开工件和靶电源，控制氩气通量为170-175mL/min，维持氩气通入时间1.5～1.8h，使铍铜合金工件快速冷到室温；(6)将渗钛后的铍铜合金工件置于常规离子氮化炉中，选择NH3为渗氮气体，气压为480～500Pa，渗氮温度为630～660℃，阴极电压为680～730V，渗氮8～10h后，维持正常辉光放电冷却0.5～0.7h，断开电源，关闭气体，随炉冷却至室温；即得铍铜合金TiN/Ti复合渗层。3.根据权利要求1或2所述的铍铜合金表面TiN/Ti复合渗层的制备方法，其特征在2CN105386001A权利要求书2/2页于：所述的等离子渗金属炉的结构如下：炉壳为圆柱形结构，炉壳内中心设有工件阴极，工件阴极上方为阴极垫板，铍铜合金工件位于阴极垫板上部中央，阴极垫板上方设有筒状辅助阴极将工件置于其中，在辅助阴极上方10cm处加工3-φ8mm孔；铍铜合金工件上方设有与靶阴极架连接的纯