[实用新型]一种经表面复合处理的钢质零件

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种经表面复合处理的钢质零件。 

背景技术

人类对钢的应用和研究历史相当悠久，但是直到19世纪贝氏炼钢法实用新型之前，钢的制取都是一项高成本低效率的工作。如今，钢以其低廉的价格、可靠的性能成为世界上使用最多的材料之一，是建筑业、制造业和人们日常生活中不可或缺的成分。随着社会的发展，人们对材料的要求也越来越高，单一的表面处理已不能保证钢的综合性能要求；因此，迫切需要一种复合处理方法，以提高钢的硬度、耐磨性能以及耐腐蚀性能，使钢材料可以在恶劣环境下具有更长的寿命。 

实用新型内容

本实用新型的目的是克服上述背景技术的不足，提供一种经表面复合处理的钢质零件，该钢质零件应具有较高的硬度、耐磨性能和耐腐蚀性能，更长的使用寿命。 

本实用新型提供的技术方案是： 

一种经表面复合处理的钢质零件，包括钢质基体，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，预处理层表面由内而外依次包覆着厚度为5~10um的硬质耐磨层以及厚度为2.5~4um的固体润滑减摩层。 

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%。 

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%。 

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；其中，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%。 

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；其中，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。 

本实用新型的有益效果是：由于所提供的钢质零件具有较高的表面硬度，较好的耐磨性能以及较强的耐腐蚀性（硬度达到1800HV~2800HV，结合力Lc>80N，摩擦系数为0.04~0.07，比磨损率为0.3×10^-16~0.6×10^-16，开路电位为-0.25V~-0.07V），还提高了钢质零件的使用寿命，进而大幅度扩展了应用范围，降低了制造成本。 

本实用新型提供的钢质零件表面复合处理方法，处理后的钢质零件的各项性能远远超过常规表面处理的水平。此外，该处理方法简单，工艺稳定且可重复性高，适合规模化生产。 

附图说明

图1为本实用新型所述钢质零件的表面镀层结构的剖面示意图。 

具体实施方式

以下结合附图所示实施例进一步说明。 

如图所示，该钢质零件中，在钢质基体1表面由内而外依次包覆着厚度为 30~300um的预处理层2、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。 

所述离子氮化层的扩散层中，氮含量从钢质基体深处至基体表面越来越高。 

所述CrN过渡层中，氮原子与铬原子的比例为0~3﹕1，从预处理层表面垂直方向自内向外，是一个氮原子含量逐渐增多的渐变过程。 

所述的固体润滑减摩层的过渡层中，从硬质耐磨层表面垂直方向自内向外Cr原子逐渐减少，碳原子逐渐增多。 

上述改性陶瓷粉及其它所有原材料均外购获得。 

本实用新型所述的对钢质零件表面的复合处理方法，通过非平衡磁控溅射离子镀设备（外购设备）实现。 

除特别注明之外，本文所述比例均为原子数量比。 

实施例1