[发明专利]一种Ti(C、N)/Cr(C、N)复合梯度耐磨合金层及其制备方法

权利要求书

1.一种Ti(C、N)/Cr(C、N)复合梯度耐磨合金层的制备方法，其特征在于：包含以下步骤：

（1）在粉末冶金齿轮表面离子注入C、N强化层；包含以下步骤：

（1.1）对粉末冶金齿轮进行超声处理，将齿轮浸在酒精或丙酮中，进行1~2次超声清洗，每次处理20~30min，然后进行干燥；

（1.2）将粉末冶金齿轮放入离子注入设备腔室中，通入氩气，对经酒精或丙酮清洗后的粉末冶金齿轮进行预溅射清洗20~30min；

（1.3）在真空度小于2×10^-3Pa条件下进行C、N离子注入处理，注入时间为0.5~2小时；

（1.4）炉冷后取出齿轮，并在室温下进行保存；

（2）在C、N强化层表面用双辉等离子合金化法制备Ti-Cr合金层；包含以下步骤：

（2.1）将由粉末冶金法制备的Ti-Cr靶材用砂纸逐级打磨后，浸入酒精或丙酮中进行超声清洗20~30min，风干后置于双辉装置炉内；

（2.2）调节极间距，即Ti-Cr靶材下表面与齿轮上表面的距离至15~18mm，关闭炉罩、放气阀、通气阀；

（2.3）打开机械泵，然后打开抽气阀门，抽真空至10^-3Pa以下，关闭抽气阀；

（2.4）开启氩气瓶，打开氩气阀门，然后打开流量计通入氩气，进行洗气处理，当装置气压达到145~160Pa时，打开真空阀并且关闭氩气流量阀门，使气压降至35~40Pa，重复以上洗气步骤3~5次；

（2.5）将气压调至工作气压30~40Pa；

（2.6）开启40~50℃循环水；

（2.7）打开工件极电源，利用空心阴极效应起辉，辉光稳定后，逐步将源极电压调为500~600V，工件极电压调为300~400V，对齿轮进行0.5h以上轰击；

（2.8）逐步调节工件极电压与源极电压，直至源极电压为900~1000V，工件极电压为500~600V；

（2.9）保温2.5~3.5小时；

（2.10）逐渐缓慢降低源极和工件极电压为0，为避免应力集中，时间在0.5h以上；

（2.11）关闭氩气阀门、真空阀、机械泵、电源开关、循环水开关；

（2.12）冷却2小时以上后取出齿轮。

2.根据权利要求1所述的Ti(C、N)/Cr(C、N)复合梯度耐磨合金层的制备方法，其特征在于：所述步骤（1.2）中，预溅射参数如下：电压为500～700V、束流密度为0.2~0.4μA/cm²、氩等离子体密度为1×10⁹～3×10⁹cm^-3。

3.根据权利要求1所述的Ti(C、N)/Cr(C、N)复合梯度耐磨合金层的制备方法，其特征在于：所述步骤（1.3）中，C、N离子注入处理的工艺参数如下：氮气纯度为 99.99％，N注入剂量为1×10¹⁷~2×10¹⁷ions/cm²，C注入剂量为4×10¹⁷~6×10¹⁷ions/cm²。

4.根据权利要求1所述的Ti(C、N)/Cr(C、N)复合梯度耐磨合金层的制备方法，其特征在于：所述Ti-Cr靶材中Ti的质量分数为50~60wt%，Cr的质量分数为40~50wt%。

5.一种利用权利要求1~4任一所述的方法制备的Ti(C、N)/Cr(C、N)复合梯度耐磨合金层，其特征在于：自上而下依次包括Ti-Cr沉积层、Ti(C、N)/Cr(C、N)梯度陶瓷层和C、N强化层。

6.根据权利要求5所述的Ti(C、N)/Cr(C、N)复合梯度耐磨合金层，其特征在于：所述Ti-Cr沉积层的厚度为15~20μm，Ti(C、N)/Cr(C、N)梯度陶瓷层、C、N强化层的总厚度为3~6μm。

7.根据权利要求5所述的Ti(C、N)/Cr(C、N)复合梯度耐磨合金层，其特征在于：所述Ti(C、N)/Cr(C、N)梯度层的Ti、Cr含量由表及里梯度下降，C、N含量由表及里梯度上升。