[发明专利]经复合表面改性的20CrMnTi压缩机叶片及其制备工艺

权利要求书

1.经复合表面改性的20CrMnTi压缩机叶片，其特征在于：叶片采用20CrMnTi作为压缩机叶片的基材，经整体调质热处理并采用短时渗氮工艺先对其表面进行化学热处理，渗氮层厚度0.18~0.25mm，硬度约为950HV； 在与偏心转子滚动接触的叶片处的渗氮层上再沉积Cr-Al-Ti-N膜，Cr-Al-Ti-N膜的纳米硬度为23GPa，沉积厚度为3~5μm。

2.根据权利要求1所述的经复合表面改性的20CrMnTi压缩机叶片，其特征在于，所述20CrMnTi渗氮钢的化学成分为：Ｃ：0.17~0.23；Cr：1.00~1.30；Mn：0.80~1.10；Ti：0.04~0.10；Si：0.17～0.37，上述百分比为重量百分比。

3.经复合表面改性的20CrMnTi压缩机叶片的制备工艺，包括如下步骤：

 1）、以20CrMnTi为基材的叶片经割片和粗加工后进行整体调质热处理，调质热处理的工艺条件为：淬火：910~930℃油淬，高温回火：560~620℃空冷，调质后硬度为225HBW；

2）、对调质热处理后的叶片进行半精加工后，需进行一次去应力回火处理，去应力回火处理的工艺条件为：温度为550~600℃，处理时间为2h；

3）、对去应力回火处理后的叶片进行精加工后，先采用短时渗氮工艺对其表面进行化学热处理，短时渗氮化学热处理工艺的特征在于：渗氮温度为530 ~ 560℃ ，渗氮工艺周期为4~6小时，氨分解率为30%~60%，出炉油冷，渗氮层厚0.18~0.25mm，渗氮层厚度硬度为～950HV ；

4）、对经表面渗氮处理的叶片进行研磨和滚抛后，在与偏心转子滚动接触的叶片处（R面）的渗氮层上再沉积Cr-Al-Ti-N膜，其工艺过程为：先对渗氮叶片进行彻底地清洗，烘干后放入四靶非平衡磁控溅射设备UDP850/4 系统真空室内，其中两个纯度为99.99%的Cr靶，一个纯度为99.99%的Al靶，一个纯度为99.99%的Ti靶，反应气体为N₂，镀膜前先将真空抽至3.0×10^-3Pa以下，以纯度为99．999％的Ar为溅射气体，施加550 V的负偏压对基体进行等离子体清洗15 min；沉积过程中维持工作气压为8.0×10^- 2 Pa，对基体施加60~ 75V的负偏压，Cr靶电流为3~5A，Al和Ti靶电流为5~7A，溅射时间为2~5h，Cr-Al-Ti-N镀层的纳米硬度高达23GPa，沉积厚度为3~5μm。

4.根据权利要求3所述的经复合表面改性的20CrMnTi压缩机叶片的制备工艺，其特征在于：所述2）步骤中去应力回火处理过程中，回火在保护气氛或真空状态下进行,保温毕随炉冷至200℃出炉空冷。

5.根据权利要求3所述的经复合表面改性的20CrMnTi压缩机叶片的制备工艺，其特征在于：所述3）步骤中渗氮化学热处理采用气体、液体和离子渗氮中的任何一种。

6.根据权利要求3所述的经复合表面改性的20CrMnTi压缩机叶片的制备工艺，其特征在于：所述4）步骤中对渗氮叶片清洗是先用去离子水、无水酒精和丙酮超声波分别清洗10min，烘干后放入真空室内，镀膜前再用纯Ar气体，对基体进行等离子体清洗15 min。