[发明专利]一种金属材料表面渗氮沉积复合减摩耐磨改性层制备方法

权利要求书

1.一种金属材料表面渗氮沉积复合减摩耐磨改性层制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将金属材料工件表面磨平、抛光，用酒精清洗后，放置于空心阴极放电离子源渗氮炉内的阳极电位台上；

所述金属材料为AISI304奥氏体不锈钢，其组成为：C 0.05wt％；Si 0.80wt％；Mn1.50wt％；Cr 17.5wt％；Ni 9.50wt％；Mo 0.013wt％；T i0.011wt％；余量为Fe；

所述空心阴极放电离子源渗氮炉采用脉冲电源，炉壁作为阳极，空心不锈钢管阵作为放电阴极，其中，空心不锈钢管直径为8～10mm；

(2)启动抽真空系统对渗氮炉抽真空，当炉内真空度达到10-15Pa时，向真空炉内充入净化过的氨气，使氨气均匀分布在整个渗氮炉内，调节氨气的流量，使炉内的压强保持100-500Pa；

(3)打开供电系统的电源，炉内的氨气在高压电场的作用下发生电离形成NH_j⁺、N⁺和H⁺等离子体，到达所述 渗氮温度后，开始计算保温时间；

所述渗氮温度440-520℃，保温时间8h；

(4)保温结束后，切断电源，维持低压，使工件在氨气气氛中随炉冷却，待温度降到200℃以下出炉，得到渗氮沉积复合减摩耐磨改性层；

所述渗氮沉积复合减摩耐磨改性层的厚度为6-16μm；

经440℃渗氮处理的试样，在奥氏体γ(111)和γ(200)衍射峰的低角度方向都出现了新的较宽的衍射峰S(111)和S(200)，随着温度升高到480℃，S(111)和S(200)相的衍射峰衍射峰向更低的角度偏移；在520℃氮化处理后，试样表面主要由是S相、CrN和马氏体α相为主，另有的少量γ′-Fe₄N相。

2.一种金属材料表面渗氮沉积复合减摩耐磨改性层制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将金属材料工件表面磨平、抛光，用酒精清洗后，放置于空心阴极放电离子源渗氮炉内的阳极电位台上；

所述金属材料为AISI304奥氏体不锈钢，其组成为：C 0.05wt％；Si 0.80wt％；Mn1.50wt％；Cr 17.5wt％；Ni 9.50wt％；Mo 0.013wt％；T i0.011wt％；余量为Fe；

所述空心阴极放电离子源渗氮炉采用脉冲电源，炉壁作为阳极，空心不锈钢管阵作为放电阴极，其中，空心不锈钢管直径为8～10mm；

(2)启动抽真空系统对渗氮炉抽真空，当炉内真空度达到10-15Pa时，向真空炉内充入净化过的氨气，使氨气均匀分布在整个渗氮炉内，调节氨气的流量，使炉内的压强保持100-500Pa；

(3)打开供电系统的电源，炉内的氨气在高压电场的作用下发生电离形成NH_j⁺、N⁺和H⁺等离子体，到达所渗氮温度后，开始计算保温时间；

所述渗氮温度520℃，保温时间8h；

(4)保温结束后，切断电源，维持低压，使工件在氨气气氛中随炉冷却，待温度降到200℃以下出炉，得到渗氮沉积复合减摩耐磨改性层；

所述渗氮沉积复合减摩耐磨改性层的厚度为6-16μm；

在520℃氮化处理后，试样表面主要由是S相、CrN和马氏体α相为主，另有的少量γ′-Fe₄N相。

3.一种金属材料表面渗氮沉积复合减摩耐磨改性层制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)用SiC砂纸从粗到细将试样表面磨平，然后进行抛光；用酒精清洗后，放置于空心阴极放电离子源渗氮炉内的阳极电位台上；

所述试样为AISI304奥氏体不锈钢，其成分为：0.05wt.％C；0.80wt.％Si；1.50wt.％Mn；17.5wt.％Cr；9.50wt.％Ni；0.013wt.％Mo；0.011wt.％Ti；Fe余量；

步骤(1)所述空心阴极放电离子源渗氮炉采用脉冲电源，炉壁作为阳极，空心不锈钢管阵作为放电阴极，其中，空心不锈钢管直径为8～10mm；

(2)启动抽真空系统对渗氮炉抽真空，当炉内真空度达到15Pa时，向真空炉内充入净化过的氨气，使氨气均匀分布在整个渗氮炉内，调节氨气的流量，使炉内的压强保持500Pa左右；

(3)打开供电系统的电源，炉内的氨气在高压电场的作用下发生电离形成NH_j⁺、N⁺和H⁺等离子体，到达所渗氮温度后，开始计算保温时间；

所述氮化温度为520℃,保温氮化处理8h；

(4)保温结束后，切断电源，维持低压，使工件在氨气气氛中随炉冷却，待温度降到200℃以下出炉，得到渗氮沉积复合减摩耐磨改性层；

所述渗氮沉积复合减摩耐磨改性层主要由是S相、CrN和马氏体α相为主，另有的少量γ′-Fe₄N相；

所述空心阴极放电离子源渗扩沉积氮化样品表面有明显沉积层，由直径为100纳米作用的小颗粒所构成。