[发明专利]一种提高钛合金表面耐磨性的处理方法

权利要求书

1.一种提高钛合金表面耐磨性的处理方法，其特征在于：首先采用等离子表面合金化技术获得表面钼/锆合金层，然后对钛合金进行激光加工处理，获得凹坑状表面形貌的钛合金。

2.根据权利要求1所述的提高钛合金表面耐磨性的处理方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)钛合金棒材除油：在80～90 ℃的碱性溶液中浸泡5~10 min；

(2)对步骤(1)处理后的钛合金棒材进行电火花加工：使用钼丝电火花切割机，将钛合金棒材加工成圆片工件；在无水乙醇中对钛合金工件表面除油后使用SiC水砂纸进行逐级打磨、超声清洗、蒸馏水洗、干燥备用；

(3)将步骤(2)获得的钛合金圆片工件置于等离子表面合金化炉炉腔内的工件台上，工件台与第一脉冲电源的阴极连接，成为工件极，再通过源极悬挂架将源极悬挂于等离子表面合金化炉炉腔内的钛合金圆片工件上方，将源极与钛合金圆片工件的间距设置为14～16cm范围内，并通过源极悬挂架使源极与第二脉冲电源的阴极连接，成为合金化过程的靶材，等离子表面合金化炉炉壳与第一脉冲电源的和第二脉冲电源的阳极连接，并接地；

(4)将等离子表面合金化炉炉腔内部抽成真空度为10^-1 Pa，然后向炉腔内通入氩气作为载气，流量控制在为60～70 sccm，使炉腔内气压维持在25～30 Pa，启动第一脉冲电源，在其阳极与阴极间施加直流偏压，炉腔内产生辉光放电，氩气原子被电离为等离子体，随着直流偏压增大，钛合金圆片工件表面温度逐渐升高，当工件极温度升至500～550 ℃时，对钛合金圆片工件进行离子轰击清洗20～40 min；

(5)启动第二脉冲电源，在其阳极与阴极间施加直流偏压，并逐渐增大直流偏压，此时产生气体放电现象，即开始对钛合金工件进行合金涂层的制备实现钛合金圆片工件的等离子表面合金化，将第一脉冲电源和第二脉冲电源之间的偏压数值差控制在200～300 V范围内，工件极温度逐渐升高并维持在800～900 ℃范围内，保温1～4 h，完成保温后，缓慢降低第一脉冲电源和第二脉冲电源的直流偏压，此过程持续30 min，随后依次关闭第一脉冲电源和第二脉冲电源，使钛合金圆片工件随炉缓冷到室温；

(6)对步骤(5)处理后的钛合金工件进行激光加工：使用光纤激光加工设备，对钛合金圆片工件进行激光加工处理，获得不同密度的凹坑状表面形貌。

3.根据权利要求2所述的提高钛合金表面耐磨性的处理方法，其特征在于：所述步骤(1)中碱性溶液配方为：65～75 g/L 氢氧化钠；35～45 g/L 碳酸钠；15～25 g/L 磷酸钠；5～15 g/L 硅酸钠。

4.根据权利要求2所述的提高钛合金表面耐磨性的处理方法，其特征在于：所述步骤(3)中的源极为纯钼板或纯锆板。

5.根据权利要求2所述的提高钛合金表面耐磨性的处理方法，其特征在于：所述步骤(5)中的工件极温度为850 ℃, 第一脉冲电源和第二脉冲电源之间的偏压数值差控制在250 V，源-工件极距离为15 cm，保温时间为3 h。

6.根据权利要求2所述的提高钛合金表面耐磨性的处理方法，其特征在于：所述步骤(6)中凹坑分布的密度为4 %～8 %，其中凹坑直径为300 µm。

7.根据权利要求2所述的提高钛合金表面耐磨性的处理方法，其特征在于：所述步骤(6)中激光加工参数为：激光波长为1064 nm，测试电压为220 V，输出功率为20 W，频率为20kHz，加工速度为5 mm/s。