【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及金屬材料及其加工，特別涉及一種鈦合金圓管內壁表面雙輝等離子滲氮的處理方法。
技術介紹
1、鈦及鈦合金因其優異的強度重量比和良好的耐腐蝕性，在航空、航天、軍工等領域得到了廣泛應用。然而，隨著現代工業的快速發展，不同領域下的重要部件對鈦合金耐磨性和使用壽命提出了更高的要求。
2、傳統的表面處理技術，如熱噴涂、磁控濺射及激光熔覆等，盡管能在一定程度上改善鈦合金的表面性能，但普遍存在著涂層穩定性不足、易脫落或開裂、以及處理成本高昂等問題，難以滿足當前工業界對高質量、長壽命耐磨涂層的迫切需求。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供一種鈦合金圓管內壁表面雙輝等離子滲氮的處理方法，對tc4圓管內壁表面進行等離子滲氮處理形成滲氮耐磨涂層，以提高tc4鈦合金軸筒類零件的耐磨性。
2、為達成上述目的，本專利技術的解決方案為：一種鈦合金圓管內壁表面雙輝等離子滲氮的處理方法，該處理方法所使用的設備為雙層輝光離子滲金屬熱處理爐，熱處理爐包括爐底盤和罩形爐體，熱處理爐上連接有開合裝置、電源系統、氣氛系統、輝光裝置以及冷卻系統；
3、處理方法包括如下步驟：
4、s1?將鑄態tc4棒材加工為tc4圓管；
5、s2?設備安裝：通過熱處理爐上設置的開合裝置將爐體打開，然后將帶孔長管均勻吊裝在爐內的源極平臺上；
6、s3?樣品表面清洗及刷涂料：先后用丙酮和酒精擦拭tc4圓管樣品內壁并吹干，然后對tc4圓管樣品外壁進行清洗、涂抹防
7、s4?抽真空：將上述處理后的tc4圓管樣品放入熱處理爐中；打開電源，并啟動氣氛系統，使真空泵對爐內進行抽真空直至真空壓強＜1pa，打開水冷開關；
8、s5?升溫：設定電壓為750v，爐內tc4圓管樣品逐漸升溫，等待加熱至50℃時，氣氛系統的氣體開關自動打開，通氬氣，當溫度上升至60℃時，設定氣壓為200pa；等待至爐內氣壓無法上升且樣品溫度上升較慢時，同時通氬氣和氮氣，使得爐內n2：ar=3:1；隨后調整控制輸出旋鈕以改變升溫速率，調整溫度直至樣品溫度為900℃±15℃；
9、s6?雙輝離子滲氮：①穩定運行時設備參數：輝光系統的源極電壓750v，壓強200pa，n2：ar=3:1；源極控制輸出為27.6%、電流30a；陰極控制輸出為50.7%、電流24a；②雙輝離子滲氮運行時間：tc4圓管樣品表面升至900℃時，開始計時8小時；
10、s7?冷卻：①運行至所需時間后，源極、陰極兩邊電壓歸0，氣體流量歸0，控制輸出旋鈕調至最小；②等氣壓抽至100pa時，關閉真空泵，保持冷卻水流通，直至樣品隨爐冷卻至室溫。
11、進一步，所述tc4圓管，化學元素質量占比?(wt%)：al：6.01，v：3.84，fe：0.30，c：0.10，n：0.05，o：0.20，h：0.015，ti：89，其余為雜質。
12、進一步，冷卻完成后，進行取樣、清洗和檢測步驟，具體如下：
13、s8?取樣：降溫完成后，打開破真空閥，使爐內氣壓與大氣壓強一致，關閉冷卻水，打開爐體，取出樣品；
14、s9?清洗：取出tc4圓管樣品，使用清水清洗、擦掉表面專用防滲涂料；
15、s10?檢測、分析、表征：對tc4圓管樣品內壁形貌、色澤、金相組織結構、力學性能進行檢測以及分析、表征；采用金相顯微鏡進行金相組織分析；采用維氏硬度計進行硬度分析。
16、進一步，將鑄態tc4棒材經車、鏜和鋸的加工方式，加工為外直徑60mm、內直徑30mm、長1100mm的tc4圓管。
17、進一步，步驟s2設備安裝中，準備提前定制的圓管套筒，將圓管套筒放在爐內的陰極平臺上。
18、進一步，步驟s4中，將處理后的tc4圓管樣品放入熱處理爐中的圓管套筒中，使用樣品固定環與圓管套筒配合，以固定tc4圓管樣品。
19、進一步，所述電源系統包括50a電源和75a電源，與電源配套的50a穩壓器、75a穩壓器分別通過電線連接在熱處理爐內。
20、進一步，氣氛系統包括真空泵、高純氬氣瓶和高純氮氣瓶，真空泵上設有真空泵出氣口，真空泵與熱處理爐之間設有真空泵連接管，真空泵連接管上設有破真空旋鈕，爐體通過通氣軟管與不同氣瓶連通。
21、進一步，所述輝光裝置包括位于爐內的源極平臺和陰極平臺，源極平臺與50a電源電線連接；陰極平臺與75a電源電線連接。
22、進一步，熱處理爐上設有連通至爐內的觀察孔、冷卻水入口和冷卻水出水管；
23、熱處理爐上還設有測溫儀，用于測量爐內樣品的實時表面溫度。
24、采用上述方案后，本專利技術的有益效果在于：
25、本專利技術對鈦合金圓管內壁表面進行雙輝等離子滲氮處理，制得內壁帶有滲氮層的tc4圓管，顯著提高了tc4鈦合金圓管內壁的硬度及耐磨性，延長了零件的使用壽命，滿足了現代工業對高耐磨性部件的迫切需求。
26、經清洗、烘干、抽真空、雙輝等離子滲氮、隨爐冷卻，并且通過精確控制升溫速率、氣體比例及滲氮時間等參數，實現了對滲氮層厚度和性能的精確調控，確保了處理效果的穩定性和可重復性。所制得的tc4圓管樣品經檢測，其內壁的滲氮層金相組織與基體結合緊密，脫落風險小且層厚較厚可達17±1μm，平均硬度高達713.04hv，可達基體硬度的2.2倍。
27、此外，在滲碳處理前，通過對樣品表面進行清洗，確保了tc4圓管內壁的清潔度，有效防止了滲氮過程中的雜質污染，提高了滲氮層的質量，并且對樣品外壁進行刷防滲涂料處理，以保護非滲氮區域。
本文檔來自技高網...【技術保護點】
1.一種鈦合金圓管內壁表面雙輝等離子滲氮的處理方法，其特征在于：該處理方法所使用的設備為雙層輝光離子滲金屬熱處理爐，熱處理爐包括爐底盤和罩形爐體，熱處理爐上連接有開合裝置、電源系統、氣氛系統、輝光裝置以及冷卻系統；
2.如權利要求1所述的一種鈦合金圓管內壁表面雙輝等離子滲氮的處理方法，其特征在于：所述TC4圓管，化學元素質量占比?(wt%)：Al：6.01，V：3.84，Fe：0.30，C：0.10，N：0.05，O：0.20，H：0.015，Ti：89，其余為雜質。
3.如權利要求1所述的一種鈦合金圓管內壁表面雙輝等離子滲氮的處理方法，其特征在于：冷卻完成后，進行取樣、清洗和檢測步驟，具體如下：
4.如權利要求1所述的一種鈦合金圓管內壁表面雙輝等離子滲氮的處理方法，其特征在于：將鑄態TC4棒材經車、鏜和鋸的加工方式，加工為外直徑60mm、內直徑30mm、長1100mm的TC4圓管。
5.如權利要求1所述的一種鈦合金圓管內壁表面雙輝等離子滲氮的處理方法，其特征在于：步驟S2設備安裝中，準備提前定制的圓管套筒，將圓管套筒放在爐內的陰極
6.如權利要求5所述的一種鈦合金圓管內壁表面雙輝等離子滲氮的處理方法，其特征在于：步驟S4中，將處理后的TC4圓管樣品放入熱處理爐中的圓管套筒中，使用樣品固定環與圓管套筒配合，以固定TC4圓管樣品。
7.如權利要求1所述的一種鈦合金圓管內壁表面雙輝等離子滲氮的處理方法，其特征在于：所述電源系統包括50A電源和75A電源，與電源配套的50A穩壓器、75A穩壓器分別通過電線連接在熱處理爐內。
8.如權利要求1所述的一種鈦合金圓管內壁表面雙輝等離子滲氮的處理方法，其特征在于：氣氛系統包括真空泵、高純氬氣瓶和高純氮氣瓶，真空泵上設有真空泵出氣口，真空泵與熱處理爐之間設有真空泵連接管，真空泵連接管上設有破真空旋鈕，爐體通過通氣軟管與不同氣瓶連通。
9.如權利要求1所述的一種鈦合金圓管內壁表面雙輝等離子滲氮的處理方法，其特征在于：所述輝光裝置包括位于爐內的源極平臺和陰極平臺，源極平臺與50A電源電線連接；陰極平臺與75A電源電線連接。
10.如權利要求1所述的一種鈦合金圓管內壁表面雙輝等離子滲氮的處理方法，其特征在于：熱處理爐上設有連通至爐內的觀察孔、冷卻水入口和冷卻水出水管；
...【技術特征摘要】
1.一種鈦合金圓管內壁表面雙輝等離子滲氮的處理方法，其特征在于：該處理方法所使用的設備為雙層輝光離子滲金屬熱處理爐，熱處理爐包括爐底盤和罩形爐體，熱處理爐上連接有開合裝置、電源系統、氣氛系統、輝光裝置以及冷卻系統；
2.如權利要求1所述的一種鈦合金圓管內壁表面雙輝等離子滲氮的處理方法，其特征在于：所述tc4圓管，化學元素質量占比?(wt%)：al：6.01，v：3.84，fe：0.30，c：0.10，n：0.05，o：0.20，h：0.015，ti：89，其余為雜質。
3.如權利要求1所述的一種鈦合金圓管內壁表面雙輝等離子滲氮的處理方法，其特征在于：冷卻完成后，進行取樣、清洗和檢測步驟，具體如下：
4.如權利要求1所述的一種鈦合金圓管內壁表面雙輝等離子滲氮的處理方法，其特征在于：將鑄態tc4棒材經車、鏜和鋸的加工方式，加工為外直徑60mm、內直徑30mm、長1100mm的tc4圓管。
5.如權利要求1所述的一種鈦合金圓管內壁表面雙輝等離子滲氮的處理方法，其特征在于：步驟s2設備安裝中，準備提前定制的圓管套筒，將圓管套筒放在爐內的陰極平臺上。
6.如...
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。