[发明专利]一种钢质零件及其复合表面处理方法

权利要求书

1.一种钢质零件，包括钢质基体(1)，其特征在于该钢质基体的表面制有一层厚度为30～300um的预处理层(2)，预处理层表面由内而外依次包覆着厚度为5～10um的硬质耐磨层(3)以及厚度为2.5～4um的固体润滑减摩层(4)；

所述预处理层为离子氮化层，或者是化学镀层，或者是电镀层；

所述的硬质耐磨层从预处理层表面垂直方向自内向外依次包括Cr打底层、CrN过渡层、CrMoN合金镀层；

所述的固体润滑减摩层从硬质耐磨层表面垂直方向自内向外依次包括纯Cr打底层、过渡层、碳基固体润滑层。

2.根据权利要求1所述的一种钢质零件，其特征在于所述的离子氮化层包括从钢质基体深处至钢质基体表面依次包覆的厚度为25～300um的扩散层和厚度为0～10um的氮化白亮层；其中氮原子的含量为5～30％。

3.根据权利要求2所述的一种钢质零件，其特征在于所述化学镀层以及电镀层均为镍原子镀层或铬原子镀层；镍原子镀层或铬原子镀层中掺有粒度为0.5～10um的金刚石粉或改性陶瓷粉，掺入的重量比例为0～15％。

4.根据权利要求2或3所述的一种钢质零件，其特征在于所述的硬质耐磨层中，Cr打底层厚度为0.2～2um，成分为铬原子；CrN过渡层厚度为0.3～2um，氮原子与铬原子的比例为0～3∶1；CrMoN合金镀层厚度为3～10um，其中Cr原子的比例为20～30％，Mo原子的比例为20～30％，氮原子的比例为40～60％。

5.根据权利要求4所述的一种钢质零件，其特征在于所述的固体润滑减摩层中，纯Cr打底层厚度为0.2～2um，成分为Cr；过渡层厚度为0.5～1.5um，碳原子与Cr原子的原子比为0～80∶1；碳基固体润滑层厚度为0.8～5um，Cr原子与碳原子的原子比为1∶82～85。

6.一种钢质零件的表面复合处理方法，依次包括以下步骤：

1)表面清洁 

钢质零件表面采用清洗溶剂进行超声波清洗；

2)制作预处理层

将清洗后的钢质零件置于离子氮化炉中进行氮化扩散处理，或者进行化学镀处理，或者进行电镀，使铸铁件表面形成一预处理层；

3)制作硬质耐磨层

将制有预处理层的钢质零件放入非平衡磁控溅射离子镀设备的真空室中，先在真空状态下通入氩气进行清洗，此后开启Cr靶制作打底层，接着通入氮气制作CrN过渡层，最后开启Mo靶制作CrMoN合金镀层；

4)制作固体润滑减摩层

将制有硬质耐磨层的钢质零件放入另一非平衡磁控溅射离子镀设备的真空室中，在真空状态下通入氩气，用等离子体轰击清洗基体表面；然后开启Cr靶制作纯Cr打底层；Cr靶功率减小，石墨靶的功率逐渐升高沉积过渡层，然后保持参数不变制备碳基固体润滑层。

7.根据权利要求5所述的一种钢质零件的表面复合处理方法，其特征在于所述氮化处理时，氮气和氢气的混合比例为1∶3～1∶6，腔体气压为200～600Pa，氮化的温度控制在500～520℃，保温时间8～10h。

8.根据权利要求6所述的一种钢质零件的表面复合处理方法，其特征在于所述步骤3)和步骤4)中，钢质零件放在可转动的试样架上。