[发明专利]一种钢制齿轮的表面复合处理方法

摘要

本发明公开了一种钢制齿轮的表面复合处理方法，能够提高齿轮表面硬度、耐磨性和膜基结合强度。该方法包括的步骤包括：工件前期处理；抽真空及工件预热；等离子体清洗；等离子氮化处理；二次等离子体清洗；非平衡磁控溅射制备氮化物涂层；关闭所有电源及气体，保持真空冷却2‑3小时，打开真空室，取出复合处理后的工件。本发明处理的齿轮表面硬度高、耐磨性好和膜基结合度好，从而延长了齿轮的使用寿命。比传统齿轮表面处理工艺加工周期短、表面质量好。

主权项

1.一种38CrMoAl钢制齿轮的表面复合处理方法，该方法包括如下步骤：一.工件前期处理将调质处理后的齿轮精加工齿形，表面除油抛光后浸入丙酮中超声波清洗，乙醇脱水后烘干，然后放到非平衡磁控溅射镀膜机的工件架上；其特征是:二.抽真空及工件预热启动非平衡磁控溅射设备的抽真空系统，待真空室本底真空达到3×10‑3Pa，开启加热系统将真空室加热到100℃‑300℃，设定工件架旋转速度为30‑100转/分钟，保温30‑120分钟，去除真空室内残留气体；三.等离子体清洗向真空室通入氩气，真空室压强控制在0.5‑2.0Pa，打开钨灯丝，灯丝电流10‑30A，脉冲偏压电源对基体加负偏压，脉冲电源参数为100‑300W功率、60KHz频率、50％占空比，钨灯丝加直流50‑150V偏压，产生增强等离子体，对工件进行等离子体清洗10‑60分钟；四.等离子氮化处理真空室升温到400℃，通入氮气和氢气，氮气流量为70‑30sccm，氢气流量为20‑80sccm，腔体压强控制在2.0Pa，氮化时间90‑180分钟，直流偏压电源在基体上加负50‑100v偏压；五.二次等离子体清洗关闭氮气和氢气，降低温度到300‑350℃，保温20‑30分钟，重复步骤一次；六.非平衡磁控溅射制备氮化物涂层a.工件二次等离子体清洗后，降低氩气流量，调节真空室压强在0.4‑1.0Pa，开启基体直流偏压50‑100V，开启磁控靶电源；b.Ti过渡层：靶功率5KW，占空比80％，频率60KHz，温度350℃,腔体压强0.5‑0.7Pa,Ar80sccm，沉积时间20min，膜厚在0.2‑0.4µm；c.TiN过渡层：靶功率5‑10KW，N210‑40sccm，Ar150sccm，沉积时间40min，膜厚0.6‑0.8µm；d.TiN表层：靶功率12‑4KW，N248sccm，Ar150sccm，沉积时间5h，膜厚5.0µm；七.关闭所有电源及气体，保持真空冷却2‑3小时，打开真空室，取出复合处理后的工件。