穿孔頂頭高能離子注入碳化鎢(wc)梯度材料製造技術的製作方法
2023-05-12 00:45:01 1
專利名稱：穿孔頂頭高能離子注入碳化鎢(wc)梯度材料製造技術的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種鋼基體高能離子注入碳化鎢(WC)梯度材料製造技術，特別是一種應用於金屬材料表面超耐磨合金層製備行業中，利用多種離子源、等離子體源發生設備，在特定環境中，在鋼基體材料的表面製備應用性能優越的超耐磨合金層，能夠滿足先進金屬表面改性要求的金屬表面富含碳化鎢合金的製造技術。
背景技術：
在現代科技發展和工業生產中，很多重要設備及其零部件處在惡劣工作條件下，如高速、高溫、高壓、重載以及高酸鹼度。金屬部件的磨損、腐蝕、氧化等形式的破壞過程也在加速進行，耐用性就成為發展生產、降低成本的限制環節之一。據權威部門統計，在失效的機械零部件中約75％屬於金屬磨損，金屬磨損還會造成機械設備運轉效率降低，工件更換或維修頻繁，能源消耗增加。
由於磨擦、磨損和腐蝕造成設備零部件的損壞，大多從表面開始，採用界面防護措施延緩和控制表面受損，成為提高零部件耐用性的有效方法。於是各種表面防磨工程技術應運而生，鍍層、熱滲鍍、熱噴塗、堆焊、鍍膜以及高能束等技術日新月異。用這些技術製成的各種表面耐磨材料，以及高錳、高鉻、稀土耐磨鑄鐵(鋼)，鑄石，粘貼陶瓷等耐磨材料，組成了一個耐磨材料大家庭，各具特色，各顯耐磨神通，為科技和工業生產發展建功立業。
但是，它們各自也存在很多先天不足1.各種耐磨鑄鐵(鋼)都具有鑄造鋼鐵的基本性能，但硬度、強度、韌性偏低，耐磨性不足；2.鑄石材料有一定耐磨性，價格較低，但重量太重，耐衝擊性能差，易突發內應力破壞事故，安裝和維修時不能現場切割和焊接；3.熱噴塗、堆焊耐磨層、粘貼陶瓷層所形成的硬面，耐磨性好，適應面廣，但都與基體存在一個結合強度偏低的界面，在該界面處易產生耐磨層脫落而失去防磨作用；4.耐磨鍍膜，高能束熔敷耐磨層適應面廣，但普通存在耐磨層太薄，費用太高問題。
在這種情況下，許多尋求耐磨材料的客戶，迫切希望研究生產出一種經濟型的高級耐磨材料。他們提出的技術要求歸納起來有五條1.新耐磨材料的耐磨性要比普通耐磨材料高；2.新耐磨材料重量要輕，耐磨層厚度又不能太薄；3.新耐磨材料應該同時具備高的強度、硬度、韌性及抗疲勞性；4.新耐磨材料在使用中耐磨層不能因脫落、崩裂導致防磨失效；5.新耐磨材料應具有合理的價格。
在目前使用的表面耐磨層製備技術中，同時達到這五項技術要求的幾乎沒有。
發明內容
本發明的目的在於針對上述現有技術和設備所存在的缺陷和不足提供一種穿孔頂頭高能離子注入碳化鎢(WC)梯度材料製造技術。
本發明的基本原理是通過在低真空情況下適當充入惰性氣體，且在異常輝光放電條件下，形成高能鎢離子和惰性氣體離子。首先將穿孔頂頭進行氣體軟氮化處理後，然後在一定溫度下，將金屬鎢離子注入到穿孔頂頭基體中，再對鎢進行碳化處理；或者首先將穿孔頂頭進行氣體軟氮化處理後，再進行金屬鎢離子和碳離子的雙離子高能注入。
本發明可以在穿孔頂頭的表層形成一定深度的、呈梯度變化的碳化鎢合金層，提高了金屬表面的硬度，改善了穿孔頂頭的耐高溫、耐磨性和自潤滑性。
用本發明製造的產品具有耐高溫、高硬度、高強度、高耐磨、耐腐蝕等優點，並顯著地提高了穿孔頂頭的使用壽命。
具體實施例方式
1、穿孔頂頭置於真空室內，在低真空情況下適當充入惰性氣體，並將鎢材料置於陰極內。在異常輝光放電條件下，產生高能鎢離子和惰性氣體離子。
2、從氣體離子源形成高能氮離子，將穿孔頂頭進行氣體軟氮化處理。
3、在一定溫度下，將金屬鎢離子注入到穿孔頂頭基體中。
4、將注入穿孔頂頭基體中的鎢經碳化處理，形成濃度呈梯度變化且有一定深度的碳化鎢合金層。
5、經1和2處理後，直接注入進行金屬鎢離子和碳離子的雙離子高能注入，形成濃度呈梯度變化且有一定深度的碳化鎢合金層。
權利要求
1.一種穿孔頂頭高能離子注入碳化鎢(WC)梯度材料製造技術，其特徵在於把穿孔頂頭置於真空室內，在低真空情況下適當充入惰性氣體，並將鎢材料置於陰極內。在異常輝光放電條件下，產生高能鎢離子和惰性氣體離子。在一定溫度下，將金屬鎢離子注入到穿孔頂頭基體中。
2.一種穿孔頂頭高能離子注入碳化鎢(WC)梯度材料製造技術，其特徵在於把穿孔頂頭置於真空室內，在低真空情況下適當充入惰性氣體，在異常輝光放電條件下，形成高能氮離子，將穿孔頂頭進行氣體軟氮化處理。
3.一種穿孔頂頭高能離子注入碳化鎢(WC)梯度材料製造技術，其特徵在於將注入穿孔頂頭基體中的鎢經碳化處理，形成濃度呈梯度變化且有一定深度的碳化鎢合金層。
全文摘要
本發明涉及一種穿孔頂頭高能離子注入碳化鎢(WC)梯度材料製造技術，本發明通過在低真空情況下適當充入惰性氣體，且在異常輝光放電條件下，形成高能鎢離子和惰性氣體離子。首先將穿孔頂頭進行氣體軟氮化處理後，然後在一定溫度下，將金屬鎢離子注入到穿孔頂頭表面，再對鎢進行碳化處理；或者首先將穿孔頂頭進行氣體軟氮化處理後，再進行金屬鎢離子和碳離子的雙離子高能注入。該技術可以在穿孔頂頭的表層形成一定深度的碳化鎢合金層，提高了金屬表面的硬度，改善了穿孔頂頭表面的耐磨性、耐高溫性和自潤滑性。用本發明製造的產品具有耐高溫、高硬度、高強度、高耐磨、耐腐蝕等優點，並顯著地提高了穿孔頂頭的使用壽命。
文檔編號C23C8/24GK1990905SQ200510135548
公開日2007年7月4日 申請日期2005年12月30日 優先權日2005年12月30日
發明者趙維揚, 田雲峰, 徐實 申請人:包頭市中天宏遠科技有限公司