[发明专利]一种金属材料表面高压低温氮化工艺

说明书

本发明涉及表面氮化处理技术领域，涉及一种金属材料表面高压低温氮化工艺，包括以下步骤：S1.预处理；S2.负压真空；S3.预热；S4.Ar离子清洗；S5.高压低温刻蚀；S6.氮化处理，再次进行刻蚀后，开启氮气持续氮化处理60min；S7.冷却；S8.循环上述步骤，利用高压放电引出强大高能电子流增强离子氮化时氩氮辉光放电等离子体和含氮气体分子和原子而形成的离子，其有效提高了氮化效率，减少能源消耗和气体排放的问题。

技术领域

本发明涉及表面氮化处理技术领域，涉及一种金属材料表面高压低温氮化工艺。

背景技术

离子氮化法是在几十帕至几千帕的含氮气氛中，以炉体为阳极，被处理工件为阴极，在阴阳极间加上数百伏的直流电压，由于辉光放电现象便会产生象霓红灯一样的柔光覆盖在被处理工件的表面。此时，已离子化了的气体成分被电场加速，撞击被处理工件表面而使其加热。同时依靠溅射及离子化作用等对工件表面进行离子氮化处理。

现有技术中的离子氮化法主要为分解氨气或使用氰化物来进行氮化，此技术被广泛应用于汽车、机械、精密仪器、挤压成型机、模具等许多领域，而且主要应用在温度较高的金属表面，其中金属表面温度一般不低于250℃，但是在表面温度低于250℃后，现有技术无法进行处理，因其应用范围存在局限性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属材料表面高压低温氮化工艺，解决现有技术无法针对250℃以下的金属表面进行氮化处理的问题。

本发明的目的通过以下述技术方案来实现，一种金属材料表面高压低温氮化工艺，其特征在于，包括以下步骤：

S1.预处理，将待加工金属工件表面进行抛光，随后加入到含有85％的酒精溶液中进行清洗，其中清洗过程采用超声清洗，得到清洗中间件；

S2.负压真空，将中间件表面进行丙酮擦拭处理，随即进行加热烘干处理，烘干后，进行负压抽真空处理；

S3.预热，将负压真空后的工件进行230℃-250℃的高温加热处理，加热处理后进行恒温静置；

S4.Ar离子清洗，恒温静置后，在金属工件表面通入氩气处理，通入气压为1Pa-1.5Pa，随即接入脉冲偏压，进行辉光清洗；

S5.高压低温刻蚀，辉光清洗后加入再次加入氩气并同时开启离子源进行刻蚀，刻蚀持续时间10min-15min；

S6.氮化处理，再次进行刻蚀后，开启氮气持续氮化处理60min；

S7.冷却，静置冷却，直至工件表面温度降至140℃-160℃以下，停止静置；

S8.循环上述步骤。

需要说明的是，申请人经过长时间的研究，结合现有技术的简单化学反应等进行氮化处理的缺陷以及使用范围，得出上述的实验处理过程，其中实验的处理过程中，通入氩气、偏压处理以及负压真空等均区别于现有技术的简单的化学反应，同时现有技术因为是针对金属表面为250℃以上的金属表面进行加工，因此无法合理进行此温度下的加工，申请人突破了上述技术难题，将250℃以下的金属也进行了同等效果的处理。

所述S1具体为：超声清洗持续时长为8min-10min，其中超声清洗过程中采用交变频率波进行持续清洗。

需要说明的是，超声的持续时间与预处理中的酒精预先处理和抛光工序有关，后两者的处理时间越长则前者的超声处理时间越短，本申请将超声处理放在预处理之后，区别现有技术将此工序放置在最后的原因是，超声处理在前面可以提高金属表面的杂质去除，可以更快使得金属表面处于一种较为洁净的状态，且本申请采用了交变频率，可以进一步促使金属表面不同杂质可以得到更全面的冲洗作业。

所述S2具体为：烘干时采用120℃-135℃温度进行进行持续5min-6.5min的作业，进而将工件放入真空室中进行气压为3.0×10Pa的负压真空作业。