[发明专利]一种钢制齿轮的表面复合处理方法

权利要求书

1.一种38CrMoAl钢制齿轮的表面复合处理方法，该方法包括如下步骤：

一.工件前期处理

将调质处理后的齿轮精加工齿形，表面除油抛光后浸入丙酮中超声波清洗，乙醇脱水后烘干，然后放到非平衡磁控溅射镀膜机的工件架上；其特征是:

二.抽真空及工件预热

启动非平衡磁控溅射设备的抽真空系统，待真空室本底真空达到3×10^-3Pa，开启加热系统将真空室加热到100℃-300℃，设定工件架旋转速度为30-100转/分钟，保温30-120分钟，去除真空室内残留气体；

三.等离子体清洗

向真空室通入氩气，真空室压强控制在0.5-2.0Pa，打开钨灯丝，灯丝电流10-30A，脉冲偏压电源对基体加负偏压，脉冲电源参数为100-300W功率、60KHz频率、50％占空比，钨灯丝加直流50-150V偏压，产生增强等离子体，对工件进行等离子体清洗10-60分钟；

四.等离子氮化处理

真空室升温到400℃，通入氮气和氢气，氮气流量为70-30sccm，氢气流量为20-80sccm，腔体压强控制在2.0Pa，氮化时间90-180分钟，直流偏压电源在基体上加负50-100v偏压；

五.二次等离子体清洗

关闭氮气和氢气，降低温度到300-350℃，保温20-30分钟，重复步骤一次；

六.非平衡磁控溅射制备氮化物涂层

a.工件二次等离子体清洗后，降低氩气流量，调节真空室压强在0.4-1.0Pa，开启基体直流偏压50-100V，开启磁控靶电源；

b.Ti过渡层：靶功率5KW，占空比80％，频率60KHz，温度350℃,腔体压强0.5-0.7Pa,Ar80sccm，沉积时间20min，膜厚在0.2-0.4µm；

c.TiN过渡层：靶功率5-10KW，N₂10-40sccm，Ar150sccm，沉积时间40min，膜厚0.6-0.8µm；

d.TiN表层：靶功率12-4KW，N₂48sccm，Ar150sccm，沉积时间5h，膜厚5.0µm；

七.关闭所有电源及气体，保持真空冷却2-3小时，打开真空室，取出复合处理后的工件。