[发明专利]一种三元层状陶瓷的表面氮化方法

摘要

本发明涉及一种三元层状陶瓷的表面氮化方法，通过将零件在高温下进行氮化，并通过氮源气体输入、升温、保温、降温等工艺，在零件表面生成一层TiN膜层；生成的TiN膜层具有高模量、高硬度，耐磨性良好，有效的提高了零件表面耐磨性和耐蚀性。

主权项

一种三元层状陶瓷的表面氮化方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：1)将与材料为三元层状陶瓷的零件同材质、同热处理制度的随炉氮化试片置于钛合金离子氮化炉的阴极上，将氮化炉抽真空至30Pa以下后，开始升温，所述的三元层状陶瓷材料包括Ti₃AlC₂、Ti₃SiC₂、Ti₂AlC、Cr₂AlC、Ti₃SiC₂、Ti₄AlN₃、Ta₂AlC、V₂AlC、Zr₂AlC、Nb₂AlC；2)升温过程中，氮化炉的升温速率为0.5～5℃/min，升温至350～600℃时保温1～2h；3)保温结束后，通入氮源气体，所述的氮源气体包括氨气、氮气、氮气和氩气的混合气或氮气和氢气的混合气中的一种，氮源气体裂解产生的活性氮原子向零件内部扩散、渗入；氮源气体的混合比见下表所示：4)继续以0.5～3℃/min的升温速率升温至700～950℃范围内进行保温、氮化，氮化时间为10小时，氮化工艺参数见下表所示：保温结束后，以30～150℃/h的冷却速度，炉冷至350～600℃；5)关闭电源，随炉冷至200℃以下打开炉门，取出炉氮化试片并检测试片的有效氮化层深度x_10h；6)根据有效氮化层深度x_10h计算后续补充氮化所需时间，所需补充氮化的时间为：$t=\[{\left(\frac{x}{x_{10h}}\right)}^2-1\]\×10+2$其中x为想要取得的有效氮化层深度；7)将材料为Ti₃AlC₂的三元层状陶瓷的零件与同材质、同热处理制度的随炉氮化试片继续置于钛合金离子氮化炉的阴极上，重复1)—4)步骤，其中氮化时间为第6)步骤计算的时间；8)关闭电源，随炉冷至200℃以下打开炉门，取出零件和试片，氮化完毕；9)对随炉试片的氮化层进行检测，当氮化层深度符合规定值时，零件合格，当氮化层深度未达到规定的氮化层深度时，视两者差异程度，按6)、7)和8)步骤进行补充氮化，直至氮化层深度符合规定值。