[发明专利]一种钛合金部件深腔螺纹局部离子渗氮的方法

说明书

本发明涉及一种钛合金部件深腔螺纹局部离子渗氮的方法，属于化学热处理技术领域；步骤一、根据钛合金零件的尺寸形状制作渗氮工装；步骤二、对渗氮工装进行真空退火处理；步骤三、擦拭钛合金零件和渗氮工装，通过无油压缩空气或氮气吹干；步骤四、将渗氮工装包覆在钛合金零件的外壁；步骤五、重复步骤一至步骤四n次，制作n个包覆钛合金零件的渗氮工装；将n个渗氮工装呈环形均匀设置在电离圆盘上；n为正整数；步骤六、对钛合金零件进行渗氮处理；本发明通过工装设计保护零件外表面及深腔非渗部位无渗氮层，调节渗氮过程中温度、时间、气氛、电参数，使得整个深腔螺纹获得满足技术要求的渗氮层硬度、渗氮深度。

技术领域

本发明属于化学热处理技术领域，涉及一种钛合金部件深腔螺纹局部离子渗氮的方法。

背景技术

钛合金是具有比强度高和耐腐蚀性能好两个显著优点，具有高比强度、高疲劳性能、高耐腐蚀、低膨胀系数、高稳定性等优异性能，在航空航天领域具有良好的应用前景。

由于钛合金低表面强度、低导热性、耐磨性差等缺点，导致钛合金部件装配过程中易于发生黏着、咬合，进而发生零件失效甚至断裂。为了提高钛合金耐磨性能，通过离子渗氮表面改性处理增加表面强度，从而提高零件的寿命。

离子渗氮是利用稀薄含氮气体产生辉光放电对金属材料表面进行轰击加热和形成氮化物进行强化。常规渗氮处理多针对零件的外表面，深腔螺纹渗氮是对零件的内部螺纹进行局部渗氮，同时需对零件的外表面及内孔非渗部位进行防渗保护，保护装置不能妨碍深腔正常渗氮。深腔渗氮时，由于辉光阴极压降的特性，辉光层难以深入到深腔，造成深腔不能渗氮或渗氮层深度分布不均，不能满足螺纹耐磨性使用要求。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出钛合金部件深腔螺纹局部离子渗氮的方法，通过工装设计保护零件外表面及深腔非渗部位无渗氮层，调节渗氮过程中温度、时间、气氛、电参数，使得整个深腔螺纹获得满足技术要求的渗氮层硬度、渗氮深度。

本发明解决技术的方案是：

一种钛合金部件深腔螺纹局部离子渗氮的方法，包括如下步骤：

步骤一、根据钛合金零件的尺寸形状制作渗氮工装；

步骤二、对渗氮工装进行真空退火处理；

步骤三、擦拭钛合金零件和渗氮工装，通过无油压缩空气或氮气吹干；

步骤四、将渗氮工装包覆在钛合金零件的外壁；

步骤五、重复步骤一至步骤四n次，制作n个包覆钛合金零件的渗氮工装；将n个渗氮工装呈环形均匀设置在电离圆盘上；n为正整数；

步骤六、对钛合金零件进行渗氮处理。

在上述的一种钛合金部件深腔螺纹局部离子渗氮的方法，所述步骤一中，钛合金零件为柱状结构；钛合金零件的轴心处沿轴线方向设置有柱状通孔；渗氮工装为中空壳体结构；渗氮工装对应柱状通孔的位置，设置有尺寸相同的露孔。

在上述的一种钛合金部件深腔螺纹局部离子渗氮的方法，所述步骤二中，真空退火处理的具体方法为：

S1、将渗氮工装放入燃烧炉中；

S2、对燃烧炉进行抽真空处理；

S3、对燃烧炉进行加热、保温处理；

S4、冷却出炉。

在上述的一种钛合金部件深腔螺纹局部离子渗氮的方法，所述步骤二的S2中，燃烧炉抽真空后的真空度优于5Pa；所述S3中，对燃烧炉进行加热过程中，升温速率为8-15℃/min；直至加热至800-850℃；停止加热，并保温1-3h；S4中，燃烧炉自然冷却降温，当燃烧炉的温度降至小于150℃时，渗氮工装出炉。