權(quán)利要求

1.粉末冶金材料表面耐磨防護(hù)的復(fù)合處理方法，其特征在于包括： 提供作為基體的粉末冶金材料； 采用表面強(qiáng)化技術(shù)對(duì)所述基體進(jìn)行致密化處理，從而在所述基體表面形成具有納米晶體結(jié)構(gòu)的表面層； 以及，采用物理氣相技術(shù)在所述表面層表面沉積氮化物陶瓷層，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)粉末冶金材料的防護(hù)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合處理方法，其特征在于包括：采用噴丸強(qiáng)化、表面輥壓、熱等靜壓的任意一種表面強(qiáng)化技術(shù)對(duì)所述基體進(jìn)行致密化處理； 和/或，所述物理氣相技術(shù)包括多弧離子鍍技術(shù)或磁控濺射技術(shù)。 3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合處理方法，其特征在于包括：采用噴丸強(qiáng)化技術(shù)對(duì)所述基體進(jìn)行致密化處理，其中，噴丸壓力為0.3～0.8MPa，彈丸直徑為0.8～2.0mm的GCr15，頻率為15～20KHz，致密化處理時(shí)間為15～30min。 4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合處理方法，其特征在于：所述具有納米晶體結(jié)構(gòu)的表面層的厚度為50～1000μm； 和/或，所述氮化物陶瓷層包括CrN層、CrNO層、TiN層中的任意一種； 和/或，所述氮化物陶瓷層的厚度為2～8μm； 和/或，所述粉末冶金材料包括鐵基粉末冶金材料、粉末冶金硬質(zhì)合金、粉末冶金磁性材料、粉末冶金高溫合金中的任意一種。 5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合處理方法，其特征在于包括： 將基體置于鍍膜裝置的真空腔體中，以氮?dú)鉃楣ぷ鳉夥?，以Cr靶作為靶材，采用多弧離子鍍技術(shù)在所述表面層上沉積形成CrN層，其中，靶電流50～150A，沉積氣壓為1～4Pa，沉積時(shí)間為1～3h，同時(shí)控制偏壓以1V/min～10V/min的速率由0～-50V升高至-50～-150V。 6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合處理方法，其特征在于包括：基體置于鍍膜裝置的真空腔體中，以氮?dú)夂脱鯕鉃楣ぷ鳉夥?，以Cr靶作為靶材，采用多弧離子鍍技術(shù)在所述表面層上沉積形成CrNO層，其中，靶電流50～150A，氧氣流量為80～120sccm，沉積氣壓為1～4Pa，沉積時(shí)間為1～3h，同時(shí)控制偏壓以1V/min～10V/min的速率由0～-50V升高至-50～-150V。 7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合處理方法，其特征在于包括：將基體置于鍍膜裝置的真空腔體中，以氮?dú)鉃楣ぷ鳉夥?，以Ti靶作為靶材，采用多弧離子鍍技術(shù)在所述表面層上沉積形成TiN層，其中，靶電流50～150A，沉積氣壓為1～4Pa，沉積時(shí)間為1～3h，同時(shí)控制偏壓以1V/min～10V/min的速率由0～-50V升高至-50～-150V。 8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合處理方法，其特征在于還包括：對(duì)所述基體進(jìn)行致密化處理前，先對(duì)基體表面進(jìn)行預(yù)處理； 和/或，所述復(fù)合處理方法還包括：將基體置于鍍膜裝置的真空腔體中，并將所述真空腔體的真空度低于3×10 -3Pa，在對(duì)所述基體進(jìn)行氬等離子刻蝕處理。 9.權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的復(fù)合處理方法于金屬零部件耐磨防護(hù)中的用途；優(yōu)選的，所述金屬零部件的材質(zhì)包括粉末冶金材料。 10.一種粉末冶金材料表面的耐磨防護(hù)復(fù)合涂層，其特征在于包括依次形成于基體表面的具有納米晶體結(jié)構(gòu)的表面層及氮化物陶瓷層，所述氮化物陶瓷層包括CrN層、CrNO層、TiN層中的任意一種。

說(shuō)明書(shū)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料表面防護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種粉末冶金材料表面耐磨防護(hù)的復(fù)合處理方法及其用途。

背景技術(shù)

粉末冶金是制取金屬粉末或用金屬粉末(或金屬粉末與非金屬粉末的混合物)作為原料經(jīng)過(guò)成形和燒結(jié)制取金屬材料，粉末冶金的發(fā)展曾給人類社會(huì)帶來(lái)一些重要變革如1909年用粉末冶金制造的鎢絲裝配成白熾燈給人類帶來(lái)了光明；20世紀(jì)20年代典型的粉末冶金制品硬質(zhì)合金問(wèn)世使金屬切削效率提高了幾十倍引起了機(jī)械加工的一次革命；含油軸承的普遍使用引起了機(jī)械設(shè)計(jì)和機(jī)械制造業(yè)的變革和進(jìn)步。隨著全球工業(yè)化的蓬勃發(fā)展粉末冶金行業(yè)發(fā)展迅速粉末冶金技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于交通、機(jī)械、電子、航天、航空等領(lǐng)域。粉末冶金在解決材料領(lǐng)域的范圍是很廣泛的。鐵基粉末冶金而言，實(shí)際上經(jīng)干壓的鐵基粉末坯體不可能達(dá)到理想密度，也就是說(shuō)前坯體存在著大量的氣孔。就材料性能而言，既有多孔材料，又有致密材料；既有硬質(zhì)材料，又有很軟的材料，也有其它性能材料，如原子能控制材料。

粉末冶金技術(shù)具有顯著節(jié)能、省材、性能優(yōu)異、產(chǎn)品精度高且穩(wěn)定性好等一系列優(yōu)點(diǎn)適合于大批量生產(chǎn)。此外部分用傳統(tǒng)鑄造方法和機(jī)械加工方法無(wú)法制備的材料和難以加工的零件也可用粉末冶金技術(shù)來(lái)制備故而備受工業(yè)界的重視。例如，生產(chǎn)鈦及鈦合金材料的另一種方法是粉末冶金(P/M)工藝。傳統(tǒng)鈦粉末冶金方法與普通粉末冶金大致相同。鈦的傳統(tǒng)粉末冶金工藝流程為：鈦粉(或鈦合金粉)-混合-壓制成形-燒結(jié)-輔助加工-鈦制品。先將鈦粉(或鈦合金粉)混合均勻，壓制成形，再經(jīng)過(guò)燒結(jié)，最后經(jīng)過(guò)后續(xù)輔助加工。傳統(tǒng)的粉末冶金方法一般采用燒結(jié)鈦及鈦合金粉末制取鈦產(chǎn)品。利用這種方法很難在燒結(jié)后直接獲得接近致密的鈦產(chǎn)品，一般需要熱等靜壓處理，進(jìn)一步提高材料的燒結(jié)密度，這不可避免地增加了產(chǎn)品的成本。此外用這種方法制得的產(chǎn)品中，氧含量過(guò)高也是一個(gè)較難解決的問(wèn)題，實(shí)際上經(jīng)干壓的粉末坯體不可能達(dá)到理想密度，也就是說(shuō)前坯體存在著大量的氣孔。

現(xiàn)有技術(shù)中通過(guò)物理氣相技術(shù)(PVD)在粉末冶金材料表面制備氮化物涂層，但是薄膜較差的承載能力以及粗糙度的急劇上升還將導(dǎo)致表面磨損率的升高，如何提高粉末冶金材料表面耐磨性是目前亟需解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于提供一種粉末冶金材料表面耐磨防護(hù)的復(fù)合處理方法及其用途，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。

為實(shí)現(xiàn)前述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括：

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種粉末冶金材料表面耐磨防護(hù)的復(fù)合處理方法，其包括：

提供作為基體的粉末冶金材料；

采用表面強(qiáng)化技術(shù)對(duì)所述基體進(jìn)行致密化處理，從而在所述基體表面形成具有納米晶體結(jié)構(gòu)的表面層；

以及，采用物理氣相技術(shù)在所述表面層表面沉積氮化物陶瓷層，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)粉末冶金材料的防護(hù)。

本發(fā)明實(shí)施例還提供了前述的復(fù)合處理方法于金屬零部件耐磨防護(hù)中的用途。

本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種粉末冶金材料表面的耐磨防護(hù)復(fù)合涂層，其包括依次形成于基體表面的具有納米晶體結(jié)構(gòu)的表面層及氮化物陶瓷層，所述氮化物陶瓷層包括CrN層、CrNO層、TiN層中的任意一種。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：

(1)本發(fā)明設(shè)計(jì)了在粉末冶金材料表面噴丸強(qiáng)化+PVD涂層相結(jié)合的復(fù)合處理方法；利用噴丸強(qiáng)化技術(shù)提高材料表面的致密度；采用多弧離子鍍?cè)趪娡韬笤僦苽銫rN、CrNO或TiN層，進(jìn)一步改善了孔洞和致密度，可以避免單一技術(shù)制備存在耐磨耐蝕性不足等缺點(diǎn)；

(2)采用本發(fā)明的復(fù)合處理方法制得的粉末冶金零件既保持了自身成本低、輕量化等優(yōu)勢(shì)，同時(shí)還兼具CrN、CrNO和TiN層高硬度、低磨損的特點(diǎn)，另外噴丸后表面機(jī)構(gòu)改良，將大大提高材料的表面性能，進(jìn)而有效提高零件的綜合性能及服役壽命。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明中記載的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明實(shí)施例1中鐵基粉末冶金樣品形貌圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例1中鐵基粉末冶金樣品磨痕三維輪廓圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例1中鐵基粉末冶金樣品復(fù)合處理后磨痕三維輪廓圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例2中鐵基粉末冶金材料噴丸表面形貌圖；

圖5是本發(fā)明實(shí)施例2中鐵基粉末冶金樣品不進(jìn)行噴丸處理直接制備CrN層的形貌圖；

圖6是本發(fā)明實(shí)施例2中鐵基粉末冶金樣品復(fù)合處理后的表面形貌圖；

圖7是本發(fā)明實(shí)施例2中CrN層的厚度圖；

圖8是本發(fā)明實(shí)施例3中鈦合金粉末冶金樣品復(fù)合處理后的表面形貌圖；

圖9是本發(fā)明實(shí)施例2中鐵基粉末冶金樣品不進(jìn)行噴丸處理直接制備CrN層的磨損形貌圖。

具體實(shí)施方式

鑒于現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本案發(fā)明人經(jīng)長(zhǎng)期研究和大量實(shí)踐，得以提出本發(fā)明的技術(shù)方案，其主要是針對(duì)上述粉末冶金材料表面存在孔洞問(wèn)題，耐磨性差等現(xiàn)狀，提供一種粉末冶金材料表面耐磨防護(hù)復(fù)合處理方法，針對(duì)上述技術(shù)現(xiàn)狀，本發(fā)明的技術(shù)目的是設(shè)計(jì)表面噴丸強(qiáng)化和PVD技術(shù)相結(jié)合并提供一種粉末冶金材料表面耐磨防護(hù)復(fù)合處理方法，利用該復(fù)合處理方法大大提高材料的表面性能，進(jìn)而有效提高零件的綜合性能及服役壽命。

下面將對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

具體的，作為本發(fā)明技術(shù)方案的一個(gè)方面，其所涉及的一種粉末冶金材料表面耐磨防護(hù)的復(fù)合處理方法包括：

提供作為基體的粉末冶金材料；

采用表面強(qiáng)化技術(shù)對(duì)所述基體進(jìn)行致密化處理，從而在所述基體表面形成具有納米晶體結(jié)構(gòu)的表面層；

以及，采用物理氣相技術(shù)在所述表面層表面沉積氮化物陶瓷層，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)粉末冶金材料的防護(hù)。

具體地，本發(fā)明中具有納米晶體結(jié)構(gòu)的表面層可以使具有孔洞結(jié)構(gòu)的粉末冶金材料基體表面致密化并提高表面的硬度，從而使物理氣相沉積的陶瓷層能夠與粉末冶金基體之間有更好的過(guò)渡與結(jié)合。

進(jìn)一步地，納米晶結(jié)構(gòu)主要包括表層納米區(qū)，次表層細(xì)晶區(qū)，然后是變形區(qū)，最后是基體。厚度一般幾十微米到幾百微米。納米晶結(jié)構(gòu)能夠?yàn)楸韺拥牡锾沾蓪犹峁┖芎玫闹魏瓦^(guò)渡，提高氮化物陶瓷層與基體的結(jié)合力。

在一些優(yōu)選實(shí)施方案中，所述復(fù)合處理方法包括：采用噴丸強(qiáng)化、表面輥壓、熱等靜壓的任意一種表面強(qiáng)化技術(shù)對(duì)所述基體進(jìn)行致密化處理。

在一些優(yōu)選實(shí)施方案中，所述物理氣相技術(shù)包括多弧離子鍍技術(shù)或磁控濺射技術(shù)。

在一些優(yōu)選實(shí)施方案中，采用噴丸強(qiáng)化技術(shù)對(duì)所述基體進(jìn)行致密化處理，其中，噴丸壓力為0.3～0.8MPa，彈丸直徑為0.8～1.0mm的GCr15，頻率為15～20KHz，致密化處理時(shí)間為15～30min。

在一些優(yōu)選實(shí)施方案中，所述具有納米晶體結(jié)構(gòu)的表面層的厚度為50～1000μm。

在一些優(yōu)選實(shí)施方案中，所述氮化物陶瓷層包括CrN層、CrNO層、TiN層中的任意一種。

在一些優(yōu)選實(shí)施方案中，所述氮化物陶瓷層的厚度為2～8μm。

在一些優(yōu)選實(shí)施方案中，所述粉末冶金材料包括鐵基粉末冶金材料、粉末冶金硬質(zhì)合金、粉末冶金磁性材料、粉末冶金高溫合金中的任意一種，且不限于此。

進(jìn)一步地，所述粉末冶金材料包括鐵基粉末冶金材料或鈦合金粉末冶金材料。

在一些優(yōu)選實(shí)施方案中，所述復(fù)合處理方法包括：將基體置于鍍膜裝置的真空腔體中，以氮?dú)鉃楣ぷ鳉夥?，以Cr靶作為靶材，采用多弧離子鍍技術(shù)在所述表面層上沉積形成CrN層，其中，靶電流50～150A，沉積氣壓為1～4Pa，沉積時(shí)間為1～3h，同時(shí)控制偏壓以1V/min～10V/min的速率由0～-50V升高至-50～-150V。

在一些優(yōu)選實(shí)施方案中，所述復(fù)合處理方法包括：基體置于鍍膜裝置的真空腔體中，以氮?dú)夂脱鯕鉃楣ぷ鳉夥?，以Cr靶作為靶材，采用多弧離子鍍技術(shù)在所述表面層上沉積形成CrNO層，其中，靶電流50～150A，氧氣流量為80～120sccm，沉積氣壓為1～4Pa，沉積時(shí)間為1～3h，同時(shí)控制偏壓以1V/min～10V/min的速率由0～-50V升高至-50～-150V。

在一些優(yōu)選實(shí)施方案中，所述復(fù)合處理方法包括：將基體置于鍍膜裝置的真空腔體中，以氮?dú)鉃楣ぷ鳉夥眨訲i靶作為靶材，采用多弧離子鍍技術(shù)在所述表面層上沉積形成TiN層，其中，靶電流50～150A，沉積氣壓為1～4Pa，沉積時(shí)間為1～3h，同時(shí)控制偏壓以1V/min～10V/min的速率由0～-50V升高至-50～-150V。

在一些優(yōu)選實(shí)施方案中，所述復(fù)合處理方法還包括：對(duì)所述基體進(jìn)行致密化處理前，先對(duì)基體表面進(jìn)行預(yù)處理。

在一些優(yōu)選實(shí)施方案中，所述復(fù)合處理方法還包括：將基體置于鍍膜裝置的真空腔體中，并將所述真空腔體的真空度低于3×10 -3Pa，在對(duì)所述基體進(jìn)行氬等離子刻蝕處理。

在一些更為具體的實(shí)施方案中，所述粉末冶金材料表面耐磨防護(hù)的復(fù)合處理方法包括：采用粉末冶金材料表面噴丸強(qiáng)化技術(shù)，影響表面自強(qiáng)化的主要因素有：噴丸壓力P，彈丸直徑D，噴丸處理時(shí)間t等。其中，噴丸處理時(shí)間t對(duì)表面自強(qiáng)化的影響較為顯著。結(jié)合具體的試驗(yàn)方法及設(shè)備，制定了粉末冶金試驗(yàn)材料表面噴丸的工藝參數(shù)，噴丸壓力為0.3～0.8MPa，彈丸直徑為0.8～1.0mmGCr15，頻率15～20KHz，處理時(shí)間分別為15～30min。

進(jìn)一步地，本發(fā)明中的粉末冶金材料表面強(qiáng)化技術(shù)不僅僅局限于噴丸強(qiáng)化，還應(yīng)包括表面輥壓致密化、熱等靜壓整體致密化等機(jī)械表面強(qiáng)化技術(shù)。

(1)沉積前對(duì)零件(致密化處理后的粉末冶金材料)表面進(jìn)行預(yù)處理。

(2)采用Hauzer Flexicoat 1000平臺(tái)進(jìn)行沉積CrN層，零件裝入真空腔室，關(guān)閉腔門，抽真空至真空優(yōu)于3×10 -3Pa。打開(kāi)離子源，加熱燈絲至40～60A，通入高純氬氣50～120sccm，在-100V～-200V的偏壓下對(duì)基體進(jìn)行刻蝕清洗，去除表面附著的灰塵等雜質(zhì)，刻蝕時(shí)間20～40min?？涛g完成后，通入N 2氣并調(diào)節(jié)分子泵轉(zhuǎn)速，使真空腔室的氣壓控制在1～4Pa。打開(kāi)靶材Cr(純度≥99.9％)，控制偏壓從0～-50V逐漸升高至-50～-150V，靶電流50～150A，通過(guò)調(diào)節(jié)N 2氣流量控制沉積氣壓在1～4Pa，鍍膜時(shí)間1～3h，涂層厚度2～8μm。鍍膜完成后，隨爐冷卻至室溫然后復(fù)壓取出。

(3)制備CrNO層步驟與上述步驟(2)，區(qū)別在于采用N 2的同時(shí)通入O2，氧氣流量控制在80～120sccm。

(4)制備TiN層步驟與上述步驟(2)，區(qū)別在于采用靶材Ti(純度≥99.9％)。

上述在零件表面通過(guò)多弧離子鍍沉積制備涂層工藝方法中，步驟(1)所述的預(yù)處理包括對(duì)零部件表面除油除水處理。其中表面除油除水處理是將零件放至石油醚中，丙酮，乙醇中依次清洗最后用氮?dú)獯蹈伞?/span>

本發(fā)明中的PVD涂層制備手段不僅僅局限于多弧離子鍍技術(shù)，還應(yīng)包括磁控濺射等。

本發(fā)明中噴丸強(qiáng)化技術(shù)其原理是利用高速噴射的細(xì)小彈丸撞擊金屬零件的表面，使材料產(chǎn)生一定的彈、塑性變形，從而在材料表面產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力層和細(xì)小微觀組織結(jié)構(gòu)，從而提高金屬零件的抗應(yīng)力腐蝕性能和抗疲勞性能，來(lái)延長(zhǎng)金屬零部件的使用壽命。利用噴丸技術(shù)在粉末冶金材料表面進(jìn)行結(jié)構(gòu)改良即制備出一層具有納米晶體結(jié)的表面層，將可大大提高粉末冶金件表面性能。物理氣相沉積涂層具有高硬度、低摩擦因數(shù)、耐磨性好以及可應(yīng)用于高負(fù)荷磨損場(chǎng)合等特點(diǎn)。因此，本發(fā)明首先利用噴丸技術(shù)粉末冶金件表面形成納米晶體結(jié)的表面層，然后在表面用多弧離子鍍的方法制備氮化物陶瓷涂層，以達(dá)到降低摩擦因數(shù)，進(jìn)一步改善其耐磨性的目的。

本發(fā)明實(shí)施例的另一個(gè)方面還提供了前述的復(fù)合處理方法于金屬零部件耐磨防護(hù)中的用途。

進(jìn)一步地，所述金屬零部件的材質(zhì)包括粉末冶金材料。

本發(fā)明實(shí)施例的另一個(gè)方面還提供了一種粉末冶金材料表面的耐磨防護(hù)復(fù)合涂層，其包括依次形成于基體表面的具有納米晶體結(jié)構(gòu)的表面層及氮化物陶瓷層，所述氮化物陶瓷層包括CrN層、CrNO層、TiN層中的任意一種。

本發(fā)明主要的有益效果即在保證粉末冶金零件優(yōu)點(diǎn)的前提下降低零件的表面摩擦系數(shù)，提高零件的耐磨性，從而提高其使役壽命。

下面結(jié)合若干優(yōu)選實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，本實(shí)施例在以發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。

下面所用的實(shí)施例中所采用的實(shí)驗(yàn)材料，如無(wú)特殊說(shuō)明，均可由常規(guī)的生化試劑公司購(gòu)買得到。

實(shí)施例1

本實(shí)施例中，對(duì)鐵基粉末冶金樣品進(jìn)行復(fù)合處理，處理前樣品表面形貌如圖1所示，可以看出有大量的孔洞。

1、采用干噴丸數(shù)控設(shè)備在鐵基粉末冶金樣品表面進(jìn)行噴丸處理，工藝參數(shù)：噴丸壓力為0.3MPa，彈丸直徑為0.8mmGCr15，頻率15KHz，處理時(shí)間分別為15min。

(1)將樣品放至石油醚中擦洗去除表面油污后放入丙酮中超聲清洗15分鐘，隨后在無(wú)水乙醇中超聲清洗15分鐘，最后取出用氮?dú)獯蹈桑?/span>

(2)采用Hauzer Flexicoat 1000平臺(tái)進(jìn)行沉積CrN層，零件裝入真空腔室，關(guān)閉腔門，抽真空至真空優(yōu)于3×10 -3Pa。打開(kāi)離子源，加熱燈絲至40A，通入高純氬氣50sccm，在-100V的偏壓下對(duì)基體進(jìn)行刻蝕清洗，去除表面附著的灰塵等雜質(zhì)，刻蝕時(shí)間20min?？涛g完成后，通入N 2氣并調(diào)節(jié)分子泵轉(zhuǎn)速，使真空腔室的氣壓控制在1Pa。打開(kāi)靶材Cr(純度≥99.9％)，控制偏壓從0逐漸升高至-50V，靶電流50A，通過(guò)調(diào)節(jié)N 2氣流量控制沉積氣壓在1Pa，鍍膜時(shí)間1h，涂層厚度2μm。鍍膜完成后，隨爐冷卻至室溫然后復(fù)壓取出。

對(duì)上述表面復(fù)合處理后的樣品進(jìn)行如下性能測(cè)試：

采用UMT-3多功能摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)對(duì)該粉末冶金樣品和復(fù)合處理后樣品在大氣環(huán)境下的摩擦磨損壽命進(jìn)行評(píng)價(jià)。具體方法為：采用粉末冶金樣品和復(fù)合處理后樣品與摩擦配副相互往復(fù)滑動(dòng)方式，滑動(dòng)頻率分別為5Hz，載荷為5N，環(huán)境溫度(25±3)℃，相對(duì)濕度(75±5)％，實(shí)驗(yàn)時(shí)間30min，Φ＝3mm的陶瓷球作為摩擦配副。粉末冶金樣品和復(fù)合處理后樣品磨痕三維輪廓分別如圖2和圖3所示，未處理樣品磨痕形貌出現(xiàn)了明顯的凹坑，計(jì)算得復(fù)合處理前后樣品的磨損率分別為1.2×10 -4/mm 3/Nm和4.2×10 -6/mm 3/Nm，樣品經(jīng)過(guò)上述復(fù)合處理后，大大提高了耐磨性能。

實(shí)施例2

對(duì)鐵基粉末冶金樣品進(jìn)行復(fù)合處理。

(1)噴丸的工藝參數(shù)，噴丸壓力為0.5MPa，彈丸直徑為1.0mmGCr15，頻率20KHz，處理時(shí)間分別為20min。

(2)利用實(shí)施例1物理氣相沉積步驟(2)方法對(duì)樣品進(jìn)行鍍前處理；

(3)采用Hauzer Flexicoat 1000平臺(tái)進(jìn)行沉積CrN層，零件裝入真空腔室，關(guān)閉腔門，抽真空至真空優(yōu)于3×10 -3Pa。打開(kāi)離子源，加熱燈絲至50A，通入高純氬氣100sccm，在-150V的偏壓下對(duì)基體進(jìn)行刻蝕清洗，去除表面附著的灰塵等雜質(zhì)，刻蝕時(shí)間30min?？涛g完成后，通入N 2氣并調(diào)節(jié)分子泵轉(zhuǎn)速，使真空腔室的氣壓控制在3Pa。打開(kāi)靶材Cr(純度≥99.9％)，控制偏壓從-50V逐漸升高至-150V，靶電流150A，通過(guò)調(diào)節(jié)N 2氣流量控制沉積氣壓在3Pa，鍍膜時(shí)間3h，涂層厚度7μm。鍍膜完成后，隨爐冷卻至室溫然后復(fù)壓取出。

對(duì)上述復(fù)合處理的材料表面進(jìn)行如下性能檢測(cè)：

鐵基粉末冶金材料噴丸表面形貌圖4所示，可以看出噴丸后提高了表面致密度；同時(shí)本實(shí)施例中進(jìn)行了如下操作：鐵基粉末冶金樣品不進(jìn)行噴丸處理，直接制備CrN涂層，其形貌圖5所示，圖1和圖5對(duì)比可看出，一定程度的改善了孔洞，圖6為鐵基粉末冶金樣品噴丸+CrN涂層復(fù)合處理后表面形貌，表面看不到明顯較大的孔洞，有效抑制了表面孔洞和裂紋，解決了致密度差的問(wèn)題。本實(shí)施例中鐵基粉末冶金樣品噴丸+CrN涂層復(fù)合處理后的磨損率為2.8×10 -6mm 3/Nm；而不進(jìn)行噴丸處理直接制備CrN涂層的磨損形貌圖如圖9所示，計(jì)算求得磨損率約為3.2×10 -5mm 3/Nm。本實(shí)施例中鐵基粉末冶金樣品噴丸+CrN涂層復(fù)合處理后，掃面電鏡測(cè)得CrN涂層的截面厚度如圖7所示，約7.3μm。

實(shí)施例3

對(duì)鈦合金粉末冶金樣品進(jìn)行上述復(fù)合處理。

(1)噴丸的工藝參數(shù)，噴丸壓力為0.8MPa，彈丸直徑為0.8mmGCr15，頻率18KHz，處理時(shí)間分別為30min。

(2)利用實(shí)施例1物理氣相沉積步驟(1)方法對(duì)樣品進(jìn)行鍍前處理；

(3)采用Hauzer Flexicoat 1000平臺(tái)進(jìn)行沉積TiN層，零件裝入真空腔室，關(guān)閉腔門，抽真空至真空優(yōu)于3×10 -3Pa。打開(kāi)離子源，加熱燈絲至60A，通入高純氬氣120sccm，在-200V的偏壓下對(duì)基體進(jìn)行刻蝕清洗，去除表面附著的灰塵等雜質(zhì)，刻蝕時(shí)間40min。刻蝕完成后，通入N 2氣并調(diào)節(jié)分子泵轉(zhuǎn)速，使真空腔室的氣壓控制在4Pa。打開(kāi)靶材Ti(純度≥99.9％)，控制偏壓從0V逐漸升高至-120V，靶電流120A，通過(guò)調(diào)節(jié)N 2氣流量控制沉積氣壓在4Pa，鍍膜時(shí)間2h，涂層厚度約5.6μm。鍍膜完成后，隨爐冷卻至室溫然后復(fù)壓取出。

對(duì)上述復(fù)合處理的材料表面進(jìn)行如下性能測(cè)試：

鈦合金粉末冶金樣品復(fù)合處理后表面形貌圖8所示，無(wú)明顯的孔洞，致密度高。

此外，本案發(fā)明人還參照前述實(shí)施例，以本說(shuō)明書(shū)述及的其它原料、工藝操作、工藝條件進(jìn)行了試驗(yàn)，并均獲得了較為理想的結(jié)果。

應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的技術(shù)方案不限于上述具體實(shí)施案例的限制，凡是在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案做出的技術(shù)變形，均落于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

粉末冶金材料表面耐磨防護(hù)的復(fù)合處理方法及其用途.pdf