[发明专利]一种氮化渗铬层、其制备方法及应用

权利要求书

1.一种氮化渗铬层的制备方法，其特征在于包括：

采用辉光离子氮化技术，将经预处理过的基材置于真空环境内，离子轰击活化，同时进行加热，且在升温至380~400℃时通入NH₃，之后继续升温至辉光氮化温度450~500℃，并控制辉光电压为600~700V，从而至少在基材表层形成氮化层；

采用真空渗铬技术，以渗铬剂将至少表层形成有氮化层的基材掩埋后，再置于真空热处理炉的反应腔室内，之后抽真空至真空度达到0.1Pa以上时，再通入惰性气体，形成保护性气氛，且以10~20℃/min的升温速率升温至280~300℃，保温2~3h，其中，所述渗铬剂包含铬49~60wt%、氢氧化铝40~49wt%和氯化铵1~2wt%；

使所述反应腔室内温度以5~10℃/min的速率从280~300℃升温至600~650℃，保温2~3h；

使所述反应腔室内温度以5~10℃/min的速率从600~650℃升温至1020~1070℃，保温10~13h，从而形成氮化渗铬层；

所述氮化渗铬层以Cr₂N相为主，所述氮化渗铬层的表面硬度HV_0.3值大于1200，在大气中的摩擦系数在0.3以下，磨损率在10^-7mm/N·m以下。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述氮化层的厚度为40~120μm。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于具体包括：

（1）将基材置于辉光离子氮化设备的反应腔室内，边抽真空边加热；

（2）使所述反应腔室内温度以10~15℃/min的速率从室温升温至380~400℃；

（3）通入高纯NH₃，同时反应腔室内温度以10~20℃/min的速率从380~400℃升温至辉光氮化温度450~500℃；

（4）保温23~26h，且控制辉光电压为600~700V，从而在基材表层形成氮化层。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于包括：在所述步骤（3）中，所述NH₃的流量为1.0~2.2L/min；所述制备方法包括：在所述步骤（3）中，所述辉光氮化温度为450~500℃；所述制备方法还包括：在所述步骤（4）结束后，使所述反应腔室内温度以3~10℃/min的速率从450~500℃降温至380~400℃，并切断NH₃通入，之后冷却。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述铬的粒度为200~220目。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于还包括：在形成氮化渗铬层的步骤结束后，使所述反应腔室内温度以5~10℃/min的速率从1020~1070℃降温至600~650℃，并保温2~3h，之后冷却。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的制备方法，其特征在于还包括：在进行所述辉光离子氮化处理之前，先对基材进行预处理；所述预处理包括：对所述基材表面进行清洗处理。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述清洗处理包括：以石油醚、丙酮和无水乙醇对所述基材进行超声清洗，并吹干。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述氮化渗铬层的厚度40~80μm。

10.一种材料，包括基材，其特征在于：所述基材上还设置有由权利要求1-9中任一项所述方法制备的氮化渗铬层。

11.根据权利要求10所述的材料，其特征在于：所述基材为不锈钢基材。