[发明专利]一种钢制齿轮的表面复合处理方法

说明书

本发明公开了一种钢制齿轮的表面复合处理方法，能够提高齿轮表面硬度、耐磨性和膜基结合强度。该方法包括的步骤包括：工件前期处理；抽真空及工件预热；等离子体清洗；等离子氮化处理；二次等离子体清洗；非平衡磁控溅射制备氮化物涂层；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。本发明处理的齿轮表面硬度高、耐磨性好和膜基结合度好，从而延长了齿轮的使用寿命。比传统齿轮表面处理工艺加工周期短、表面质量好。

技术领域

本发明涉及金属材料表面改性方法，特别是一种钢制齿轮的表面复合处理方法。

背景技术

齿轮是各类机械传动系统的关键部件，广泛应用于汽车、船舶、飞机、火车等的传动装置，为了增加齿轮表面硬度，提高耐磨性，需要对齿轮进行表面处理。常用的传统技术主要有渗碳、氮化和表面淬火等。随着工业中对齿轮性能要求越来越高，传统的强化技术在生产成本、效益和提高齿轮性能方面的优势已渐不明显。

随着技术的进步，在传统的表面强化技术基础上，又涌现出了一些新型表面强化技术。如喷丸表面强化、激光表面淬火、先进的表面镀膜技术、等离子体沉积和表面冶金强化等，这些新技术拓宽了表面工程的应用范围，使其成为表面防腐、制造新材料、功能材料、复合材料以及表面装饰方面等不可缺少的工艺手段。

专利CN 101665940A公开了一种活塞环表面类金刚石复合涂层的制备方法，该方法通过低温等离子体渗氮技术和磁过滤阴极弧——磁控溅射技术，在活塞环表面获得具有优异抗磨损与自润滑性能的氮化/类金刚石复合涂层。该方法得到的活塞环具有良好的抗磨与自润滑效果。

专利CN 203639559U公开了一种具有渗镀复合表面涂层的铝压铸模具，该方法先采用离子体渗氮在模具的模腔和冲头表面形成离子渗氮层，再采用磁控溅射技术在渗氮层表面镀TiAlN涂层，该方法处理后的模具具有耐高温、不易磨损等特点，提高了模具抗热疲劳能力，延长了模具的使用寿命。

专利CN 102877070A公开了一种钢制模具的表面复合处理方法，该方法对经热处理后的钢制模具先进行喷丸处理，然后通过离子渗氮技术在模具表面形成离子渗氮层，最后对模具表面再进行离子镀膜，采用该方法处理后的钢制模具具有表面硬度高、耐磨性好、镀膜结合度好，解决了现有传统模具表面在使用早期容易破坏的技术问题。

专利CN 1392285A公开了一种精密叶片热锻模具PCVD的等离子体渗镀复合强化方法，该方法将热处理后的叶片模具放入PCVD真空炉内进行等离子体渗氮，后采用PCVD沉积TiN或TiCN薄膜，采用该方法处理后的模具表面硬度、涂层与基体附着强度显著提高。

上述几种方法分别针对不同材料首先进行了等离子体渗氮、然后再以物理所相沉积或化学气相沉积的方法镀膜的复合处理，并取得了较好的强化效果。本发明专利的特点在于对钢制齿轮表面的原位、同炉等离子体渗氮、磁控溅射镀膜的复合处理。这种方法的成势在于1)提高表面强度的同时，2)实现了两中工艺的同炉连续完成，避免了二次抽真空及二次加热，缩短了工艺周期，提高了生产效率，3)减少了工件表面二次污染的机会，4)降低了生产成本。目前，尚未发现针对钢制齿轮表面的等离子氮化和磁控溅射镀膜的同炉渗、镀复合处理的报道。

发明内容

本发明提供了一种钢制齿轮的表面复合处理方法，能够提高齿轮表面硬度、耐磨性和膜基结合强度。

一种钢制齿轮的表面复合处理方法，其特征是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；

二.抽真空及工件预热