[发明专利]一种纯钛或钛合金及其表面硬化方法

权利要求书

1.一种纯钛或钛合金，包括由纯钛或钛合金制作而成的基材，其特征在于：所述基材的表面设有三层氧化硬化层，所述三层的氧化硬化层由外至内分别为表面透明氧化层、外扩散层和内扩散层。

2.根据权利要求1所述的一种纯钛或钛合金，其特征在于：所述三层的氧化硬化层中，所述表面透明氧化层的厚度最薄，所述外扩散层中氧浓度最高，所述内扩散层中氧浓度由外至内逐渐降低。

3.根据权利要求2所述的一种纯钛或钛合金，其特征在于：所述三层的氧化硬化层的总厚度为10～40μm。

4.根据权利要求2所述的一种纯钛或钛合金，其特征在于：所述三层的氧化硬化层的硬度值为Hv350～Hv750。

5.一种纯钛或钛合金表面硬化方法，其特征在于，包括：

抽真空：将清洁后的基材放入炉中，对炉内抽真空,所述的基材由纯钛或钛合金制作而成；

加热：在真空状态下对所述基材加温至预设温度，并在加温的过程中向炉内通入氩气；

硬化：当加温到预设温度后，持温一定时间，同时向炉内通入氩气、氢气、氧气的混合气体；

除氢：关闭混合气体供应并持温一定时间，同时向炉内通入氩气以去除渗入所述基材内部的氢气；

降温：当炉内温度低于300℃后，对炉内通入氮气至室温。

6.根据权利要求5所述纯钛或钛合金表面硬化方法，其特征在于，所述抽真空：将清洁后的基材放入炉中，对炉内抽真空的步骤，具体为：先用粗抽泵将炉内真空度抽至5×10⁰Pa以下，再用高真空泵抽至真空度5×10^-4Pa以下。

7.根据权利要求5所述纯钛或钛合金表面硬化方法，其特征在于，所述加热：在真空状态下对所述基材加温至预设温度，并在加温的过程中向炉内通入氩气的步骤，具体为：在真空状态下加热至650℃-710℃，加热过程中通入1～5×10^-1Pa氩气。

8.根据权利要求5所述纯钛或钛合金表面硬化方法，其特征在于，所述硬化：当加温到预设温度后，持温一定时间，同时向炉内通入氩气、氢气、氧气的混合气体的步骤，具体为：当加温到预设温度后持温时间大于1小时，通入混合气体时气体总压为9×10^-4Pa～5×10^-1Pa，所述混合气体中氧气的含量占总压力之1000ppm～15000ppm，氢气的含量占总压力之1000ppm～50000ppm。

9.根据权利要求5所述纯钛或钛合金表面硬化方法，其特征在于，所述除氢：关闭混合气体供应并持温一定时间，同时向炉内通入氩气，以去除渗入所述基材内部的氢气的步骤，具体为：关闭混合气体供应并持温0.5小时以上，同时向炉内通入氩气，通入氩气时真空度维持于1～5×10^-1Pa之间。

10.根据权利要求5所述纯钛或钛合金表面硬化方法，其特征在于，所述降温：当炉内温度低于300℃后，对炉内通入氮气至室温的步骤，具体为：停止加热，向炉内持续通入氩气并使真空度继续保持于1～5×10^-1Pa之间，当炉内温度降低至300℃后，关闭抽气阀门并停止通入氩气，通入氮气对炉内强制冷却直到室温。