[发明专利]一种金属材料表面渗氮沉积复合减摩耐磨改性层制备方法

摘要

本发明公开了一种金属材料表面渗氮沉积复合减摩耐磨改性层的制备方法，属于金属材料表面处理技术领域。将金属材料工件表面磨平、抛光、清洗后，放置于空心阴极放电离子源渗氮炉内的阳极电位台上，炉内抽真空到10‑15Pa，充入氨气并维持工作气压100‑500Pa，在440‑520℃保温氮化8h，冷却后得到渗氮沉积复合减摩耐磨改性层。试样处于阳极电位，无需离子轰击，氮原子也可渗入奥氏体基体形成渗氮强化层，有效避免了边缘效应问题，整个表面的硬度是均匀的；金属工件经阳极渗氮后，表面形成了渗氮沉积层，减摩耐磨性能明显提升。

主权项

1.一种金属材料表面渗氮沉积复合减摩耐磨改性层制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将金属材料工件表面磨平、抛光，用酒精清洗后，放置于空心阴极放电离子源渗氮炉内的阳极电位台上；所述金属材料为AISI304奥氏体不锈钢，其组成为：C 0.05wt％；Si 0.80wt％；Mn 1.50wt％；Cr 17.5wt％；Ni 9.50wt％；Mo 0.013wt％；T i0.011wt％；余量为Fe；所述空心阴极放电离子源渗氮炉采用脉冲电源，炉壁作为阳极，空心不锈钢管阵作为放电阴极，其中，空心不锈钢管直径为8～10mm；(2)启动抽真空系统对渗氮炉抽真空，当炉内真空度达到10‑15Pa时，向真空炉内充入净化过的氨气，使氨气均匀分布在整个渗氮炉内，调节氨气的流量，使炉内的压强保持100‑500Pa；(3)打开供电系统的电源，炉内的氨气在高压电场的作用下发生电离形成NH_j⁺、N⁺和H⁺等离子体，到达所述 渗氮温度后，开始计算保温时间；所述渗氮温度440‑520℃，保温时间8h；(4)保温结束后，切断电源，维持低压，使工件在氨气气氛中随炉冷却，待温度降到200℃以下出炉，得到渗氮沉积复合减摩耐磨改性层；所述渗氮沉积复合减摩耐磨改性层的厚度为6‑16μm；经440℃渗氮处理的试样，在奥氏体γ(111)和γ(200)衍射峰的低角度方向都出现了新的较宽的衍射峰S(111)和S(200)，随着温度升高到480℃，S(111)和S(200)相的衍射峰衍射峰向更低的角度偏移；在520℃氮化处理后，试样表面主要由是S相、CrN和马氏体α相为主，另有的少量γ′‑Fe₄N相。