[发明专利]一种复合梯度耐磨合金层及其制备方法

权利要求书

1.一种粉末冶金齿轮表面复合梯度耐磨合金层，其特征在于：自上而下依次包括Mo-W沉积层、Mo/WC梯度陶瓷层和C强化层；所述Mo-W沉积层的厚度为15～20μm，Mo/WC梯度陶瓷层、C强化层的总厚度为3～6μm。

2.根据权利要求1所述的粉末冶金齿轮表面复合梯度耐磨合金层，其特征在于：所述Mo/WC梯度层的Mo、W含量由表及里梯度下降，C含量由表及里梯度上升。

3.根据权利要求1所述的一种粉末冶金齿轮表面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强化层；

(2)在C强化层表面用双辉等离子合金化法制备W-Mo合金层。

4.根据权利要求3所述的一种粉末冶金齿轮表面复合梯度耐磨合金层的制备方法，其特征在于所述离子注入包含以下步骤：

(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；

(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；

(3)在真空度小于1.5×10^-2Pa条件下进行C离子注入处理，注入时间为3～5小时；

(4)炉冷后取出齿轮，并在室温下进行保存。

5.根据权利要求4所述的一种粉末冶金齿轮表面复合梯度耐磨合金层的制备方法，其特征在于步骤(2)中的预溅射参数如下：电压为500～700V、注入电流为5～8mA、氩等离子体密度为1×10⁹～3×10⁹cm^-3。

6.根据权利要求4所述的一种粉末冶金齿轮表面复合梯度耐磨合金层的制备方法，其特征在于步骤(3)中的C离子注入处理的工艺参数如下：引出电压为35～40KV，束流密度为0.2～0.4μA/cm²，注入剂量为1.5×10¹⁷～6×10¹⁷ions/cm²，注入能量为40～60KeV。

7.根据权利要求3所述的一种粉末冶金齿轮表面复合梯度耐磨合金层的制备方法，其特征在于所述双辉等离子合金化法包含以下步骤：

(1)将由粉末冶金法制备的W-Mo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，风干后置于装置炉内；

(2)调节极间距，即W-Mo靶材下表面与齿轮上表面的距离至16～20mm，关闭炉罩、放气阀、通气阀；

(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；

(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；

(5)将气压调至工作气压30～40Pa；

(6)开启40～50℃循环水；

(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200～300V，对齿轮进行低温轰击0.5h以上；

(8)逐步调节工件极电压与源极电压，直至源极电压为900～950V，工件极电压为450～550V：

(9)保温2.5～3.5小时；

(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；

(11)关闭氩气阀门、真空阀、机械泵、电源开关、循环水开关；

(12)冷却2小时以上后取出齿轮。

8.根据权利要求7所述的一种粉末冶金齿轮表面复合梯度耐磨合金层的制备方法，其特征在于所述W-Mo靶材中W的质量分数为60～70wt％，Mo的质量分数为30～40wt％。