專利名稱：一種高鎳合金表面離子滲氮的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種高鎳合金表面耐磨耐腐蝕表面強化技術，特別地，涉及一種采用 程控電脈沖型多功能離子轟擊爐在高鎳合金表面獲得滲氮層的方法。
背景技術：
為滿足化工、精密儀器儀表工業(yè)、原子能技術、現(xiàn)代航空的遙控遙測技術、無線電 技術等需求，對彈性合金性能要求日趨提高。3Jl(Ni36CrTiAl)合金具有弱磁性，耐腐蝕， 在200°C以下有良好的彈性等優(yōu)點，并且，經(jīng)固溶處理后具有良好的塑性，可沖壓、拉伸、輾 壓、彎曲成形狀復雜的元件，廣泛地應用于機械、電子、航空及儀器儀表等領域，但對于薄帶 件其強度與硬度偏低，影響使用壽命，因此對其表面強化處理具有十分重要的意義。彈性合金的強化作用，相當部分的合金是由不同熱處理工藝或不同的時效強化工 藝等手段來實現(xiàn)的。例如，對3J1合金不同熱處理工藝研究結果表明，其最大硬度值硬度一 般不超過HVa060，對于一些要求較高的元件，仍然不能滿足服役壽命要求。由于3J1合金 中富含鎳而影響了氮原子的間隙固溶度，使其滲氮速率較低，極大地影響了滲氮工藝在該 材料上的應用，因而按照常規(guī)滲氮鋼材或奧氏體不銹鋼的滲氮工藝直接對3J1合金材料制 造的零件表面進行滲氮處理，其表面根本無法獲得質量穩(wěn)定的、性能良好的滲氮層。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種高鎳合金表面離子滲氮的方法。本發(fā)明的技術方案如下適用的處理對象符合冶金行業(yè)YB/T5256-1993的3J1和3J53彈性元件用合金。采用的涂層設備程控電脈沖型多功能離子轟擊爐(實用新型專利號ZL022 51500.3)。涂層過程涂層前進行表面清洗，去除基材表面的氧化皮和油脂等污穢；把預處 理好的工件放入專用料筐一用電動旋升啟閉蓋裝置啟開負載蓋頭一用機械手系統(tǒng)把工 件和料筐運動至爐內一用電動啟閉蓋裝置閉蓋一離子加熱過程，處理溫度范圍為400 6000C ；轟擊爐壓保持在20 200Pa，涂層時間為4 6小時；離子轟擊處理所用氣源材料 為工業(yè)液氨和石油烴；涂層完畢后，電動啟蓋和機械手系統(tǒng)運作快速抓出轟擊爐內高溫工 件與工裝，空冷或油冷，獲得滲氮層。本發(fā)明的有益效果是應用本發(fā)明的方法，可在高鎳合金表面獲得滲氮層，外觀色 澤灰色；滲層厚度為50 60 μ m ;X射線衍射結果表明，滲層含有FeNiN化合物；滲層和基 體結合良好，無空隙、疏松、析出相發(fā)現(xiàn)；滲層硬度為HVai900 950，脆性等級為一級，具有 良好的耐磨性和耐大氣腐蝕性能。同時該工藝的實施操作方便、易控制、工件變形小、減少 摩擦系數(shù)、表面光滑美觀，滲氮層質量穩(wěn)定、成本低、無廢氣排放、環(huán)境整潔衛(wèi)生等。


圖1為本發(fā)明實施例3J1高鎳合金表面離子滲氮層截面金相圖；圖2為本發(fā)明實施例3J1高鎳合金表面離子滲氮層X射線衍射譜。
具體實施例方式下面根據(jù)附圖和實施例詳細說明本發(fā)明，本發(fā)明的目的和效果將變得更加明顯。本發(fā)明的高鎳合金表面離子滲氮的方法，包括以下步驟1、處理前清洗工件表面，去除基材表面的氧化皮和油脂等污穢。目的是有利于滲氮過程順利進行，提高滲氮效率。2、采用涂層設備為程控電脈沖型多功能離子轟擊爐(實用新型專利專利號 ZL02251500. 3)，把預處理好的工件放入料筐，用電動旋升啟閉蓋裝置啟開負載蓋頭，用機 械手系統(tǒng)把工件和料筐運動至爐內，用電動啟閉蓋裝置閉蓋，離子加熱過程，處理溫度范圍 為400 600°C ；轟擊爐壓保持在20 200Pa，滲氮時間為4 6小時；離子轟擊處理所用 氣源材料為工業(yè)液氨和石油烴。多次試驗證明，上述處理工藝所獲得的滲層深度、硬度值最 佳，氮層質量最為穩(wěn)定。3、處理完畢后，電動啟蓋和機械手系統(tǒng)運作快速抓出轟擊爐內高溫工件與工裝， 空冷或油冷，獲得高鎳合金表面滲氮層。實施例1:采用涂層設備為程控電脈沖型多功能離子轟擊爐(實用新型專利專利號ZL 02251500. 3)1、涂層基體材料為符合冶金行業(yè)YB/T5256-1993的3J1彈性元件用合金；2、涂層前進行表面清洗，去除基材表面的氧化皮和油脂等污穢；3、把預處理好的工件放入料筐一用電動旋升啟閉蓋裝置啟開負載蓋頭一用機械 手系統(tǒng)把工件和料筐運動至爐內一用電動啟閉蓋裝置閉蓋一離子加熱過程，處理溫度范圍 為 400 550 °C ；4、轟擊爐壓保持在20 150Pa，涂層時間為4 5小時；5、離子轟擊處理所用氣源材料為工業(yè)液氨和石油烴；6、涂層完畢后，電動啟蓋和機械手系統(tǒng)運作快速抓出轟擊爐內高溫工件與工裝， 空冷，獲得離子滲氮層外觀為灰色。本實施例所獲得的滲氮層厚度為55 μ m ；顯微硬度值為HVa ^OO 920 ；X射線衍 射結果表明，滲氮層含有FeNiN化合物；滲層和基體結合良好，無空隙、疏松、析出相發(fā)現(xiàn)， 良好的耐磨性和耐大氣腐蝕性能。實施例2 采用涂層設備為程控電脈沖型多功能離子轟擊爐(實用新型專利專利號ZL 022 51500.3)1、涂層基體材料為符合冶金行業(yè)YB/T5256-1993的3J53彈性元件用合金；2、涂層前進行表面清洗，去除基材表面的氧化皮和油脂等污穢；3、把預處理好的工件放入料筐一用電動旋升啟閉蓋裝置啟開負載蓋頭一用機械 手系統(tǒng)把工件和料筐運動至爐內一用電動啟閉蓋裝置閉蓋一離子加熱過程，處理溫度范圍為 500 600 °C ；4、轟擊爐壓保持在50 200Pa，涂層時間為5. 5 6小時5、離子轟擊處理所用氣源材料為工業(yè)液氨和石油烴；6、涂層完畢后，電動啟蓋和機械手系統(tǒng)運作快速抓出轟擊爐內高溫工件與工裝， 空冷，獲得離子滲氮層外觀為灰色。本實施例所獲得的滲氮層厚度為60 μ m顯微硬度值為HVa ^30 950 ；X射線衍射 結果表明，滲氮層含有FeNiN化合物；滲層和基體結合良好，無空隙、疏松、析出相發(fā)現(xiàn)，良 好的耐磨性和耐大氣腐蝕性能。上述實施例用來解釋說明本發(fā)明，而不是對本發(fā)明進行限制，在本發(fā)明的精神和 權利要求的保護范圍內，對本發(fā)明作出的任何修改和改變，都落入本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
一種高鎳合金表面離子滲氮的方法，其特征在于，包括以下步驟(1)處理前清洗工件表面，去除基材表面的氧化皮和油脂等污穢；(2)采用程控電脈沖型多功能離子轟擊爐為涂層設備，把預處理好的工件放入料筐，用電動旋升啟閉蓋裝置啟開負載蓋頭，用機械手系統(tǒng)把工件和料筐運動至爐內，用電動啟閉蓋裝置閉蓋，離子加熱過程中，處理溫度范圍為400～600℃；轟擊爐壓保持在20～200Pa，涂層時間為4～6小時；離子轟擊處理所用氣源材料為工業(yè)液氨和石油烴；(3)處理完畢后，電動啟蓋和機械手系統(tǒng)運作快速抓出轟擊爐內高溫工件與工裝，空冷或油冷，獲得高鎳合金表面滲氮層。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高鎳合金表面離子滲氮的方法，處理前清洗工件表面，去除基材表面的氧化皮和油脂等污穢；把預處理好的工件放入料筐，用電動旋升啟閉蓋裝置啟開負載蓋頭，用機械手系統(tǒng)把工件和料筐運動至爐內，用電動啟閉蓋裝置閉蓋，離子加熱過程；處理完畢后，電動啟蓋和機械手系統(tǒng)運作快速抓出轟擊爐內高溫工件與工裝，空冷或油冷，獲得滲氮層；應用本發(fā)明的方法，可在高鎳合金表面獲得滲氮層，滲層厚度為50～60μm；滲層含有FeNiN化合物；滲層和基體結合良好，無空隙、疏松、析出相發(fā)現(xiàn)；滲層硬度為HV0.1900～950，脆性等級為一級，具有良好的耐磨性和耐大氣腐蝕性能。本發(fā)明可用在高鎳合金表面離子滲氮強化處理，其工藝易實現(xiàn)工業(yè)化。
文檔編號C23C8/36GK101812660SQ20101015178
公開日2010年8月25日 申請日期2010年4月20日 優(yōu)先權日2010年4月20日
發(fā)明者羅來馬, 酈劍, 陳海波 申請人:浙江大學;杭州等離子裝備工程有限公司