[发明专利]一种过碳碳氮化钛涂层的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属涂层制备技术领域，特别是涉及一种过碳碳氮化钛涂层的制备方法。

背景技术

DLC(Diamond like carban)涂层在柱塞表面应用比较广泛，但这种涂层要在磁控溅射的涂层炉中使用却存在许多不足之处，而大多数的涂层厂家使用的都是多弧的涂层设备。那么在多弧的设备上什么样的涂层工艺才能达到DLC涂层的性能呢？

发明内容

针对上述问题中存在的不足之处，本发明提供一种过碳碳氮化钛涂层的制备方法，使其方法简单，成本低，提高了碳氮化钛增强钛基复合涂层的制备效率，该涂层在装配使用过程中与DLC涂层寿命没有明显区别，这样既可以发挥现有设备(多弧设备)潜能，又能满足客户的使用要求。

为了解决上述问题，本发明提供一种过碳碳氮化钛涂层的制备方法，其中，高温温度为700-1100℃；高压氮气气氛为纯度＞99.9wt％的高纯氮气，气体压强为0.01-0.5MPa；包括以下步骤：

S10、备料：将纯度为99.1％-99.6％、100-800目的钛铁粉和粒度100-800目、含碳99.9％-99.99％的高纯石墨粉混合配成粉末，然后将上述粉末在氩气的保护下进行研磨，使之混合均匀，备用；

S20、打磨：用砂纸打磨试件表面直到出现金属光泽，彻底去除试件表面的氧化皮、锈蚀及其它污染物；

S30、清洗：用丙酮酒精溶液清洗打磨后的试件表面，彻底去除试件表面的油污；

S40、预涂：将预先调制好的混合物涂覆在经打磨和清洗后的试件表面，涂覆厚度1.0-2.0mm，涂覆过程中不断压实涂覆层；

S50、干燥：将涂覆好石墨的试件自然阴干24-30小时后再将其放置在真空干燥箱中100-150℃下烘干2-3小时；

S60、高温扩散：用于互扩散的高温温度为700-1100℃；高压氮气气氛为纯度＞99.9wt％的高纯氮气，气体压强为0.01-0.5MPa；试件在高温状态下反复通过气体进行扩散，氮气流量与乙炔流量分别为1∶3、1∶4、1∶5，膜层颜色为灰色。

优选的，在所述步骤S40中，预先对金属工件表面进行清洗并涂敷2-8微米钛粉末层或者钛涂层：

S401、Ti粉末层为Ti粉末混酒精预涂在金属工件表面，然后采用模具将其压实；所采用的混料粘结用酒精为分析纯，加入比例为Ti粉末质量的1-20％；预涂钛粉末层采用刷涂或喷涂方式，压实前预涂厚度为0.05-0.5mm；所采用得模具压实压力为0.1-2MPa，压实后钛粉末层厚度为2-8微米；

S402、Ti涂层为采用物理气相沉积方法获得，涂层厚度为2-8微米。

优选的，所述试件为基体材料为Cr12MoV的柱塞。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明方法简单，成本低，提高了碳氮化钛增强钛基复合涂层的制备效率，该涂层在装配使用过程中与DLC涂层寿命没有明显区别，这样既可以发挥现有设备(多弧设备)潜能，又能满足客户的使用要求。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合实例对本发明作进一步详细说明，但所举实例不作为对本发明的限定。

本发明的实施例中，高温温度为700-1100℃；高压氮气气氛为纯度＞99.9wt％的高纯氮气，气体压强为0.01-0.5MPa；包括以下步骤：

S10、备料：将纯度为99.1％-99.6％、100-800目的钛铁粉和粒度 100-800目、含碳99.9％-99.99％的高纯石墨粉混合配成粉末，然后将上述粉末在氩气的保护下进行研磨，使之混合均匀，备用；

S20、打磨：用砂纸打磨试件表面直到出现金属光泽，彻底去除试件表面的氧化皮、锈蚀及其它污染物；

S30、清洗：用丙酮酒精溶液清洗打磨后的试件表面，彻底去除试件表面的油污；

S40、预涂：将预先调制好的混合物涂覆在经打磨和清洗后的试件表面，涂覆厚度1.0-2.0mm，涂覆过程中不断压实涂覆层；

S50、干燥：将涂覆好石墨的试件自然阴干24-30小时后再将其放置在真空干燥箱中100-150℃下烘干2-3小时；

S60、高温扩散：用于互扩散的高温温度为700-1100℃；高压氮气气氛为纯度＞99.9wt％的高纯氮气，气体压强为0.01-0.5MPa；试件在高温状态下反复通过气体进行扩散，氮气流量与乙炔流量分别为1∶3、1∶4、1∶5，膜层颜色为灰色。