[发明专利]一种钢材表面无氢复合改性层的制备方法

权利要求书

1.一种钢材表面无氢复合改性层的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、预处理：对钢基工件的表面进行预处理；

步骤二、渗钛：将步骤一中经预处理后的钢基工件置于双层辉光等离子渗金属设备的真空室的工件极载物台上，以纯钛板为源极，所述钢基工件为工作极，所述纯钛板与钢基工件之间的距离为10mm~20mm，然后预抽真空至1×10^-2Pa～9×10^-2Pa，加热所述钢基工件的温度至300℃~500℃，保温1min~20min，再向炉内通入氩气，调节炉内气压至1Pa～50Pa，源极的加载电压为600V~900V，工作极的加载电压为300V~600V，继续加热钢基工件的温度至600℃~900℃，辉光等离子溅射纯钛板，在钢基工件进行渗钛；

步骤三、渗碳：待步骤二中渗钛结束后，将源极更换为高纯石墨，调节高纯石墨与钢基工件之间的距离为10mm~20mm，预抽真空至1×10^-2Pa～9×10^-2Pa，加热钢基工件至500℃~600℃，保温时间1min~20min，通入Ar气，调节炉内气压至10Pa～200Pa，源极的加载电压为800V~1200V，工件极的加载电压为350V~700V，继续加热钢基工件的温度至700℃~1100℃，进行辉光等离子溅射高纯石墨，对钢基工件进行渗碳，渗碳结束后停止加热钢基工件，调节源极的电压至500V～1000V，在钢基工件沉积1min~100min形成碳沉积层，最终在钢基工件的表面形成无氢复合改性层；所述高纯石墨的含碳量大于99.99wt%；

步骤三中所述高纯石墨与钢基工件之间的距离等于步骤二中所述纯钛板与钢基工件之间的距离。

2.根据权利要求1所述的一种钢材表面无氢复合改性层的制备方法，其特征在于，步骤一中所述预处理包括酸洗、机械抛光、除油清洗和烘干处理。

3.根据权利要求1所述的一种钢材表面无氢复合改性层的制备方法，其特征在于，步骤二中渗钛和步骤三中的渗碳的时间均为1h~10h。

4.根据权利要求1所述的一种钢材表面无氢复合改性层的制备方法，其特征在于，步骤三中所述碳沉积层的层厚为1μm~50μm。