[发明专利]一种表面碳化钛金属制品的制备方法

摘要

本发明涉及一种钛金属制品表面碳化处理的制备方法，属于钛金属制品表面强化领域。该方法无氢参与，分两步实施：第一步先将丙酮清洗后的纯钛金属制品在680~830℃的马弗炉中进行表面氧化处理；第二步在1500℃石墨真空炉中，抽真空状态下，直接进行表面渗碳反应处理。经渗碳反应后，钛金属制品表面的氧化层转变为碳化层，即得到碳化钛薄膜，该碳化钛薄膜可使钛金属制品获得优异的理化性能。该方法的优点在于无氢参与，操作简单，可以直接在钛工件表面生成TiC薄膜，通过第一步控制钛工件表面氧化的温度和时间，制得不同厚度的TiO2氧化层，进而控制渗碳的深度，以最终获得不同厚度的TiC薄膜。

主权项

1.一种表面碳化钛金属制品的制备方法，其特征在于：制备方法分两步实施：第一步于常压下在马弗炉中进行表面氧化处理；第二步在真空状态下于石墨真空炉中进行渗碳处理；通过控制第一步的氧化层厚度来最终控制渗碳的深度即碳化钛膜层厚度；具体方法为：将纯钛金属制品置于纯度为99.5%的丙酮溶液中，以超声波清洗30分钟，晾干；随后将该制品置入马弗炉中，以10℃/min的升温速率升温至目标温度680～830℃，在目标温度下保温2～3小时进行表面氧化处理，然后半开炉门散热冷却至室温；此步骤可在钛制品表面制得具有一定厚度的TiO₂薄层；氧化反应式如下：Ti(s)+O₂(g)=TiO₂(s)将表面具有TiO₂薄层的钛制品置入石墨真空炉中，关紧炉门，并将石墨炉抽真空至压力为零，充入高纯氮气稀释残余氧气，再次抽真空至压力为零，接着再次充入高纯氮气，然后再次抽真空……如此重复操作两次以上，以达到炉内无氧气残余的理想真空状态；保持真空状态即炉内压力为0Pa，并以10℃/min的升温速率升温至1500℃，在1500℃下保温3小时进行渗碳反应，保温结束后以300℃/h的降温速率退火至室温；最后获得表面碳化层即表面形成TiC薄膜的钛金属制品。