1.一种无极变速器钢环的制作工艺,所述无极变速器钢环设置有渗氮层,所述渗氮层外表面设置有硬质涂层,所述硬质涂层包括自内而外依次设置的Cr过渡层、CrN中间层和CrMoNO涂层,其特征在于:所述钢环的制作工艺包括顺序进行的切割板材、焊接、退火、切割钢环、去毛刺、轧制、退火、周长校正、渗氮处理、预处理、磁控溅射和径向堆叠工序,具体步骤如下:S1切割板材:将类18Ni马氏体时效钢板材进行切割,切割成若干小段的钢板;
S2焊接:将切割好的板材弯曲成管状,并在板材两端的接触处进行焊接,焊接的方式为钨极氩弧焊或电子束焊;
S3退火:将焊接后的钢管放置炉内进行600~700℃的高温退火,以去除掉焊接口存在的残余应力;
S4切割钢环:从炉内取出得到的钢管将其切割成多个钢环;
S5去毛刺:在切割后,钢环表面会存在许多毛刺,因此需要采用研磨的方法对毛刺进行去除;
S6轧制:利用高精度的环轧机对钢环进行轧制,使钢环的厚度达到0 .185~0 .190mm;
S7退火:将钢环放入炉内,进行温度800℃的退火工艺消除由轧制产生的加工硬化;
S8周长校正:随炉冷却后,对退火后的钢环进行周长的校正,以保证每一层相邻的钢环周长差值为1mm,钢环每一层紧密贴合在一起,此步骤得到渗氮前的基体材料;
S9渗氮处理:将校正好周长的钢环进行渗氮处理,渗氮环境为10~15VOL%的氨气、1~
3VOL%的氢气、剩余气体为氮气,以400~450℃的温度,此过程进行90~120min,在渗氮前的基体材料上得到渗氮层;
S10预处理:对单个钢环渗氮处理后得到的渗氮层上方,进行超声清洗及烘箱干燥;
S11磁控溅射:在渗氮处理后的钢环上通过磁控溅射制作硬质涂层;
S12径向堆叠:将径向渗氮处理后的单个钢环按照周长的大小顺序,以径向堆叠的方式紧密贴合在一起。
2.根据权利要求1所述的无极变速器钢环的制作工艺,其特征在于,所述步骤S1中,选取类18Ni马氏体时效钢作为基体材料,成分组成为:
18wt%~19wt%镍(Ni)
11.5wt%~12.5wt%钴(Co)
4.5wt%~5.3wt%钼(Mo)
余量为铁(Fe)、铬(Cr)、硅(Si)、锰(Mn)及碳(C)元素。
3.根据权利要求1所述的无极变速器钢环的制作工艺,其特征在于,所述步骤S10中,预处理包括:(1)超声清洗:将热处理后的钢环,分别放入有丙酮、无水乙醇和去离子水的超声波清洗机槽中进行清洗,去除钢环表面的油污与杂质;
(2)烘箱干燥:清洗后的钢环放置在60℃的烘箱中2h进行干燥。
4.根据权利要求1‑3任一项所述的无极变速器钢环的制作工艺,其特征在于,所述步骤S11中,磁控溅射包括:(1)调参数及抽真空:将钢环放置在磁控溅射设备腔室中,腔内温度为200℃,腔室内配备了一个Cr含量≥99.9%的高纯铬靶与一个Mo含量≥99.99%的Mo靶,靶材的功率由脉冲电源提供,关闭腔室门,启动机械泵进行抽真空,真空抽至1.0×10‑1Torr后,扩散泵启动,随后将真空抽至1.5×10‑5Torr;
(2)除表面杂质:当腔室真空度降低到1.5×10‑5Torr时,调整放置钢环的载具转速为
5r/min,同时将Ar浓度≥99.99%的高纯度氩气通入到腔室中,打开Cr靶与Mo靶的电流,通过清洗去除钢环表面的氧化物与残留杂质,此步骤Ar流速为30~40sccm,Cr靶电流为0.3A,Mo靶电流为0.3A,偏压为‑500V,持续时间为30~40min;
(3)沉积Cr过渡层:提高Cr靶的电流,同时调整偏压大小,进行Cr过渡层的沉积,此步骤Ar流速为30~40sccm,Cr靶电流为2A,Mo靶电流为0.3A,偏压‑70~‑80V,持续时间为20~
30min;
(4)沉积CrN中间层:以恒定的流速通入N2浓度≥99.99%的高纯氮气进行CrN中间层的沉积,此步骤N2流速为20~30sccm,Ar流速为30~40sccm,Cr靶电流为2~6A,Mo靶电流为
0.3A,偏压‑70~‑80V,持续时间为60~80min;
(5)沉积CrMoNO涂层:以恒定的流速注入O2浓度≥99.9%的氧气,同时调整Cr靶电流和Mo靶电流,此步骤O2流速为2~4sccm,N2流速为20~30sccm,Ar流速为30~40sccm,Cr靶电流为2~6A,Mo靶电流为2A,偏压‑70~‑80V,持续时间为90~120min;
(6)冷却:待所有步骤完成后,关闭程序,使钢环留在磁控溅射设备中,并存放8h左右随腔室内温度一起冷却。