[发明专利]一种钢铁工件表面低温高效快速离子渗氮的方法

摘要

本发明公开了一种钢铁工件表面低温高效快速离子渗氮的表面处理方法。该方法采用金属清洗剂去除工件表面油污，将预处理后的工件固定在工件架上，关闭真空室门，并开动工件架旋转；真空室被抽到背底真空低于1x10‑2Pa；开启辅助加热装置，将含有工件的真空室升温至150‑200℃；通入氩气，采用空心阴极离子源获得等离子束，真空室炉壁为阳极，工件架为阴极；导入工作气体，工件施加直流偏压600V‑800V；获得含有工作气体成分的高离化率等离子体，整个试样被笼罩在该等离子体中；控制渗氮层厚度。本发明渗氮层生长速率可以达到速率30‑50微米/小时。

主权项

1.一种钢铁工件表面低温高效快速离子渗氮的方法，其特征在于包括如下步骤：1)钢铁基金属工件表面预处理：采用金属清洗剂去除工件表面油污，漂洗烘干后待用；2)工件放入离子氮化真空系统：将预处理后的工件固定在工件架上，关闭真空室门，并开动工件架旋转；真空室被抽到背底真空低于1x10‑2Pa；开启辅助加热装置，将含有工件的真空室升温至150‑200℃；3)开启辅助离子源：通入氩气，使真空室压强为0.2‑0.3Pa，采用空心阴极离子源获得等离子束，束流电流为100‑150A；施加束电流后，真空室温度达到300‑350℃并稳定；4)开启辉光放电：真空室炉壁为阳极，工件架为阴极；在空心阴极等离子体出口下方的导气管导入工作气体，使真空室真空达到3.0‑10.0Pa后，工件施加直流偏压600V‑800V；获得含有工作气体成分的高离化率等离子体，整个试样被笼罩在该等离子体中；5)控制渗氮层厚度：控制空心阴极离子源束电流100A‑150A,工件偏压600‑800V，真空室工作压强3‑5Pa，真空室温度300‑350℃、渗氮2‑3小时；渗氮结束后从真空室内取出工件，获得表面洁净的渗氮工件；所述工作气体为流量比N2/H2＝2:1‑4：1的氮气与氢气的混合气体；或者是所述工作气体为氮气、氢气与碳氢化合物气体的混合物，其中氮气与氢气的流量比N2/H2＝2:1‑4：1，碳氢化合物气体占5‑10vol％；所述导气管的出口位于离子体枪阴极口下方50毫米，横向距离空心阴极等离子枪轴线50毫米处。