1.一种铁基合金表面强耐蚀性高铬复合渗氮层的制备方法,其特征在于:该方法具体包含步骤如下:
1)铁基合金工件表面清洗
将铁基合金工件放入装有丙酮的容器中,被完全浸没,然后将所述容器放入超声波清洗器中,清洗20~45 min,取出所述铁基合金工件用压缩空气吹干表面后置于干燥箱中,干燥箱设定温度100~200 ℃,烘干10~20 min;
2)铁基合金工件离子除杂
将经过步骤1)处理的铁基合金工件悬挂于等离子体增强磁控溅射设备的真空室内,开‑3 启真空抽气系统,待真空度≤3×10 Pa后,开启加热管对真空室进行加热,先加热至150~‑3 ‑3
200℃,待真空度降至≤3×10 Pa,再加热到300~400 ℃,待真空度降至≤3×10 Pa,通入140 200 sccm Ar 5~10 min,将真空室中残存的杂气排除;预热灯丝,调节电流至20~~
30 A;按体积比5:4通入Ar和H2的混合气体,对基体施加负偏压‑100 ~ ‑400 V,溅射除杂20~30 min;
3)靶清洗
开启等离子体增强磁控溅射设备的靶电源,设定靶功率为1~5 kW,频率50~60 kHz,占空比50~80 %,清洗靶表面,至靶电压稳定在350 400V;
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4)沉积纯Cr层
关闭氢气,所述等离子体增强磁控溅射设备的真空室压力保持在0.5 1Pa,基体偏压调~节为‑50 ‑100 V,打开挡板,对经过步骤2)处理的铁基合金工件沉积纯铬0.5 2 h,之后冷~ ~却至室温取出;
5)激光助渗
经过步骤4)处理的铁基合金工件放到二氧化碳气体激光器的工作台上;调节激光器的焦距300 500 mm,光斑直径2 10 mm,功率 400~1300 W,激光探头以扫描速度 300~600 ~ ~mm/min对所述铁基合金工件表面进行扫描,直至整个表面被均匀扫描,关闭二氧化碳气体激光器,将所述铁基合金工件在工作台上空冷至室温取出;
6)离子渗氮
经过步骤5)处理的铁基合金工件放到等离子体增强磁控溅射系统的真空室内,开启真‑3 空抽气系统,待真空度≤3×10 Pa后,开启加热管对真空室进行加热,通入100 200 sccm~的N2,灯丝电流调节为24~40 A,基体偏压调节为‑300~‑600V,温度控制在400~600 ℃,真空室压力保持在0.5 2 Pa,渗氮处理2 8 h;停止加热,保持氮气气氛下冷却至室温取出,完~ ~成铁基合金表面强耐蚀性高铬复合渗氮层制备。
2.根据权利要求1所述的一种铁基合金表面强耐蚀性高铬复合渗氮层的制备方法,其特征在于:高铬复合渗氮层的表面硬度≥20GPa,距表面深度1 5 µm内形成铬的原子百分比~为20‑40 %,氮含量由表及里呈梯度分布,氮的原子百分比由20%以上逐渐降低至1.7%左右。