本發(fā)明涉及一種可控氣氛薄層滲碳工藝，屬于金屬材料表面處理領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

以鈦為基體加入其他合金元素組成的合金稱作鈦合金。鈦合金是一種新型結(jié)構(gòu)材料，它具有優(yōu)異的綜合性能，如密度小，比強度和比斷裂韌性高，疲勞強度和抗裂紋擴展能力好，低溫韌性良好，抗蝕性能優(yōu)異。因此，其在航空、航天、化工、造船等工業(yè)部門獲得日益廣泛的應(yīng)用，發(fā)展迅猛。由于鈦及其合金的優(yōu)異抗蝕性能，良好的力學(xué)性能，以及合格的組織相容性，其還特別適用于制作假體裝置等生物材料。同時，鈦合金具有密度低、比強度高、抗腐蝕性能好、工藝性能好等優(yōu)點，是較為理想的航天工程結(jié)構(gòu)材料。然而，鈦合金的工藝性能差，切削加工困難，在熱加工中，非常容易吸收氫氧氮碳等雜質(zhì)。還有抗磨性差，生產(chǎn)工藝復(fù)雜。

為了提高鈦合金表面的抗磨性能，目前可采用滲碳技術(shù)對鈦合金的表面進行表面處理，然而目前的滲碳主要采用甲烷等氣體作為碳源，易發(fā)生“氫脆”現(xiàn)象。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種可控氣氛薄層滲碳工藝，以解決上述“氫脆”問題。

可控氣氛薄層滲碳工藝，所述滲碳工藝是在鈦合金上進行滲碳的工藝，所述工藝在等離子滲碳真空爐中進行，具體為：

以鈦合金作為工件極，工件極的電壓為350～400V，工件極的滲碳溫度為900～1000℃；

以石墨為源極，源極的電壓為750～900V；

以氬氣為載氣，控制氬氣的工作壓力在0.1Pa～30Pa，且隨著滲碳工藝的進行使氬氣的工作壓力逐漸減小，

滲碳時間為至少0.5h。

本發(fā)明所述“等離子滲碳真空爐”可商業(yè)購得。

進一步地，所述以氬氣為載氣，控制氬氣初始工作壓力為20～30Pa，滲碳工藝結(jié)束時氬氣工作壓力為0.1～5Pa；

滲碳時間為至少3h。

更進一步地，所述以氬氣為載氣，控制氬氣初始工作壓力為25Pa，滲碳工藝結(jié)束時氬氣工作壓力為1Pa；

滲碳時間為4h。

本發(fā)明優(yōu)選所述鈦合金為TiAl合金。

本發(fā)明的另一目的是提供利用上述工藝制得的鈦合金。

一種表面滲碳的鈦合金，所述鈦合金表面滲碳層為200～500微米，滲碳層的硬度為9000～12000MPa。

本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明采用等離子滲碳真空法對鈦合金的表面進行滲碳處理，該方法以鈦合金作為工件極，工件極的電壓為350～400V，工件極的滲碳溫度為900～1000℃；以石墨為源極，源極的電壓為750～900V；以氬氣為載氣，控制氬氣的工作壓力在0.1Pa～30Pa，且隨著滲碳工藝的進行使氬氣的工作壓力逐漸減小。該方法通過控制載氣氬氣在真空爐內(nèi)的分壓，從而控制滲碳的速率，是的各厚度處的滲碳層具有相同的強度，進而提升整個滲碳表面的強度。

具體實施方式

下述非限制性實施例可以使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員更全面地理解本發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā)明。

下述實施例中所述試驗方法，如無特殊說明，均為常規(guī)方法；所述試劑和材料，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑獲得。

實施例1

可控氣氛薄層滲碳工藝，所述滲碳工藝是在鈦合金上進行滲碳的工藝，所述工藝在等離子滲碳真空爐中進行，具體為：

以TiAl合金作為工件極，工件極的電壓為380V，工件極的滲碳溫度為900℃；

以石墨為源極，源極的電壓為750V；

所述以氬氣為載氣，控制氬氣初始工作壓力為25Pa，滲碳工藝結(jié)束時氬氣工作壓力為1Pa，滲碳時間為4h，在滲碳過程中勻速降低氬氣的工作壓力。

所述鈦合金表面滲碳層為270微米，滲碳層的硬度為9230MPa。

實施例2

可控氣氛薄層滲碳工藝，所述滲碳工藝是在鈦合金上進行滲碳的工藝，所述工藝在等離子滲碳真空爐中進行，具體為：

以TiAl合金作為工件極，工件極的電壓為400V，工件極的滲碳溫度為950℃；

以石墨為源極，源極的電壓為900V；

所述以氬氣為載氣，控制氬氣初始工作壓力為30Pa，滲碳工藝結(jié)束時氬氣工作壓力為0.1Pa，滲碳時間為6h，在滲碳過程中勻速降低氬氣的工作壓力。

所述鈦合金表面滲碳層為410微米，滲碳層的硬度為11250MPa。