[发明专利]一种Ti合金工件防咬死的方法

说明书

本发明属于低温等离子体材料表面处理技术领域，具体涉及一种Ti合金工件防咬死的方法。本方法包括九个步骤，本方法实现Ti合金工件烘烤除气、离子束溅射清洗和原位离子束辅助磁控溅射沉积Ti‑TiN周期复合涂层的制备工艺，以得到均匀致密、结合性能良好的Ti‑TiN周期复合涂层。提高工件耐磨、抗疲劳和微动磨损等性能，达到防咬死和耐磨的要求。在Ti合金紧固件内螺纹表面制备的Ti‑TiN周期复合涂层，纯度高、膜基结合性能好、膜层均匀致密、界面处无孔隙，处理后的Ti合金紧固件达到耐磨、防咬死、抗微动磨损等要求，防咬死性能较未处理工件至少提高了2倍，满足某型号装备使用要求，大大降低了成本，提高了装备的整体使用稳定性和使用寿命。

技术领域

本发明属于低温等离子体材料表面处理技术领域，具体涉及一种Ti合金工件防咬死的方法。

背景技术

钛及其合金具有强度高、密度低、耐热性能及机械性能好等优点，应用领域广泛，在压气机叶片、水轮机叶片和装备减重进程中均有很好的应用。本发明涉及的是某型号装备在减重过程中，使用同为钛合金基材的一对紧固件，服役过程中很容易产生相互咬死现象，大大降低了装备的稳定性和使用寿命。由于Ti合金自身性能的一些局限性：硬度低、耐磨性差、化学活性强等性能局限，再加上该发明中涉及的钛合金紧固件在使用过程中受到高温、高压、周期性冲击载荷、腐蚀性介质等的作用，导致钛合金紧固件之间特别容易出现磨损和相互咬死问题，造成螺纹扣表面拉伤，检修拆卸困难，严重影响其工作稳定性和使用寿命。这也是钛合金零件失效的一种重要形式，制约了钛合金的应用范围。

目前提高Ti合金表面性能的方法有很多，例如微弧氧化技术、阳极氧化技术、离子注入技术、离子渗氮技术以及表面涂层技术等。要提高该发明中涉及的在高温、腐蚀性且有周期性冲击载荷作用下工作钛合金紧固件的防咬死性能，要求两个互相配合部件的硬度差要适当，表面无碎屑脱落。但现有的钛合金表面处理技术在该方面的应用均有不同的局限性，如微弧氧化技术存在脆性层脱落问题，阳极氧化技术对环境有极大的污染，离子注入技术成本太高问题，离子渗氮技术处理后表面有脆性相，韧性明显下降等问题。钛合金表面涂层技术目前也存在膜基结合性能不好，涂层易脱落的问题。因此，亟需一种稳定高效的表面处理技术改善钛合金紧固件表面性能，防止钛合金紧固件在高温、腐蚀性和周期性冲击载荷条件下咬死。

Ti-TiN周期复合涂层具有优良的耐磨、耐热、抗氧化、防腐和耐冲击等性能，不仅可以提高工件的工作特性，还可以提高其使用寿命。金属键型TiN涂层材料熔点高、脆性低、界面结合强度高、交互作用趋势强、多层匹配性好，具有良好的综合性能，是最普通的涂层材料，广泛应用于各种工件的表面改性，适合于融合和磨损的零件部位。电弧离子镀和离子束辅助磁控溅射技术具有离化率高、沉积速率快、膜基结合力好，绕射性好等优点，已成为制备Ti-TiN复合涂层的主要方法。Ti合金活性高，表面容易吸附空气中的氧，要在其表面制备结合性能好的涂层，离子镀前的表面清洗预处理非常重要。本发明通过对Ti合金工件表面镀膜前物理化学清洗预处理工艺研究和离子镀工艺优化，制备结合性能良好的Ti-TiN周期复合涂层，达到耐磨、防咬死、抗微动疲劳等要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种Ti合金工件防咬死的方法，实现Ti合金工件烘烤除气、离子束溅射清洗和原位离子束辅助磁控溅射沉积Ti-TiN周期复合涂层的制备工艺，以得到均匀致密、结合性能良好的Ti-TiN周期复合涂层。提高工件耐磨、抗疲劳和微动磨损等性能，达到防咬死和耐磨的要求。

本发明的技术方案如下：

一种Ti合金工件防咬死的方法，包括如下步骤：

步骤一、先用汽油和有机溶剂对Ti合金工件进行超声去油清洗，然后用氩气吹干；将真空室内部所有零件用无水乙醇擦洗后，然后吹干；

步骤二、将工件安装在真空室内的工件架上，并使工件能够在真空室内实现公转和自转；