铝合金的表面合金化工艺.pdf

1、10申请公布号CN104213097A43申请公布日20141217CN104213097A21申请号201410472958022申请日20140916C23C16/34200601C23C16/5220060171申请人朱忠良地址214000江苏省无锡市锡山区鹅湖镇人民路居委红和新村100号72发明人朱忠良74专利代理机构北京品源专利代理有限公司11332代理人潘登54发明名称铝合金的表面合金化工艺57摘要一种铝合金的表面合金化工艺，包括如下步骤1基体试样预处理；2将基片放入气相沉积设备中，加热下通入少量氢气；3开启水浴加热，通入氮气，保温；4打开TICL4流量计，并通入载气沉积TIN涂层

2、；5停止通入氮气和TICL4，降温；6停止通入氢气，降至常温后出炉。本发明制得的涂层表面平整，致密度大，涂层硬度高，抗弯强度大，具有优异的综合性能。51INTCL权利要求书1页说明书3页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页10申请公布号CN104213097ACN104213097A1/1页21一种铝合金的表面合金化工艺，包括如下步骤1基体试样预处理；2将基片放入气相沉积设备中，加热下通入少量氢气；3开启水浴加热，通入氮气，保温；4打开TICL4流量计，并通入载气沉积TIN涂层；5停止通入氮气和TICL4，降温；6停止通入氢气，降至常温后出炉。2如权利要求1

3、所述的合金化工艺，其特征在于，步骤1中基体试样预处理包括A将基体加热下在洗涤剂存在下进行超声波清洗，B然后在蒸馏水中超声波清洗，C接着将基体吹干，D最后将基体烘干。3如权利要求2所述的合金化工艺，其特征在于，步骤A中的加热温度为400600，优选为450550；优选地，所述超声波清洗的时间为5MIN以上，优选为1530MIN。4如权利要求2所述的合金化工艺，其特征在于，步骤B中的清洗时间为5MIN以上，优选为1530MIN；步骤C中的吹干使用高压气体。5如权利要求1所述的合金化工艺，其特征在于，步骤2中加热的温度为500650，氢气的流量为05L/MIN。6如权利要求1所述的合金化工艺，其特征

4、在于，步骤3中加热的温度为8001000，氮气和氢气的流量比为0521，保温15MIN以上，优选为2030MIN。7如权利要求1所述的合金化工艺，其特征在于，步骤4中TICL4流量为0515L/MIN，沉积的时间为10MIN以上，优选为2040MIN。8如权利要求1所述的合金化工艺，其特征在于，步骤5中降温至450600，优选为500550。9如权利要求1所述的合金化工艺，其特征在于，包括如下步骤1基体试样预处理；2将基片放入气相沉积设备中，加热至400600下通入少量氢气，氢气的流量为05L/MIN；3开启水浴加热至8001000，通入氮气，氮气和氢气的流量比为0521，保温15MIN以上；

5、4打开TICL4流量计，TICL4流量为0515L/MIN，并通入载气沉积TIN涂层10MIN以上；5停止通入氮气和TICL4，降温至450600；6停止通入氢气，降至常温后出炉。权利要求书CN104213097A1/3页3铝合金的表面合金化工艺技术领域0001本发明涉及一种铝合金表面的处理工艺，尤其涉及一种利用气相沉积在铝合金表面的合金化处理工艺。背景技术0002铝合金由于具有密度小、热膨胀系数低、比刚度和比强度高等诸多优异性能，在光学精密仪器、惯性器件、发动机活塞、汽车车身、机车车厢和航空航天器结构等方面取得了成功应用。实际应用中，铝合金也存在诸多问题，如在有氯离子及碱性介质存在的情况下，

6、极易发生点腐蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀和腐蚀疲劳等多种形式的破坏，硬度较低、摩擦系数高、磨损大，容易拉伤且难以润滑导致铝合金耐磨性差、铝合金强度不高，易产生塑性变形，这在很大程度上限制了铝合金的应用范围。为了更好地发挥铝合金的优良特性，从铝合金的冶炼、热处理工艺到铝合金的表面强化工艺等方面有大量的研究工作可做，可极大地拓展铝合金的工业应用范围。化学气相沉积就是改善铝合金表面性能的一种方法。0003化学气相沉积CHEMICALVAPORDEPOSITION，简称VCD是指在不同的温度场、不同的真空度下，将几种含有构成涂层材料元素的化合物或单质反应源气体，通入放有被处理工件的反应室中，在工作和气相界面

7、进行分解、氧化、置换、还原等反应，生成新的固态物质沉积在工件表面，形成均匀一致的涂层。化学气相沉积是一种用于制备多种形式固体薄膜材料的常用方法。0004CN1510163A公开了一种容器内表面化学气相沉积涂层方法，该方法可以解决只有一个开口的容器，或者单向多个开口容器，或者有两个开口但其夹角小于90、或者两个开口未开在沿容器最长方向两端的容器内表面涂层的制备。利用容器1本身的开口2连接一进气管3，向容器1内插入一根导流管4，导流管内口4A插到容器最长方向的顶端，作为尾气排出通道，反应气体在容器内表面沉积后，尾气通过位于容器内部的导流管内口4A通过导流管4排出，导流管外口4B处连接真空泵，沉积过

8、程中容器内压强始终保持一定值，可采用常压或减压化学气相沉积。该发明只是从结构上优化化学气相沉积涂层的方法。另外，CN1632166A公开的直流电弧等离子体化学气相沉积装置及金刚石涂层方法也是从结构上进行的优化。在本领域内还有待于更多的从试验条件如温度、压力等方面的研究来优化气相沉积的涂层方法。发明内容0005本发明的目的在于提供一种铝合金的表面合金化工艺。本发明制得的涂层表面平整，致密度大，涂层硬度高，抗弯强度大，具有优异的综合性能。0006本发明所提供的铝合金的表面合金化工艺，包括如下步骤00071基体试样预处理；00082将基片放入气相沉积设备中，加热下通入少量氢气；00093开启水浴加热

9、，通入氮气，保温；说明书CN104213097A2/3页400104打开TICL4流量计，并通入载气沉积TIN涂层；00115停止通入氮气和TICL4，降温；00126停止通入氢气，降至常温后出炉。0013作为优选技术方案，本发明所述的合金化工艺，步骤1中基体试样预处理包括A将基体加热下在洗涤剂存在下进行超声波清洗，B然后在蒸馏水中超声波清洗，C接着将基体吹干，D最后将基体烘干。0014优选地，步骤A中的加热温度为400600，例如为420、455、480、500、530、560、590等，优选为450550；0015优选地，所述超声波清洗的时间为5MIN以上，例如为6MIN、8MIN、12M

10、IN、17MIN、25MIN、32MIN、35MIN等，优选为1530MIN。0016优选地，步骤B中的清洗时间为5MIN以上，例如为6MIN、8MIN、12MIN、17MIN、25MIN、32MIN、35MIN等，优选为1530MIN；0017步骤C中的吹干使用高压气体。0018作为优选技术方案，本发明所述的合金化工艺，步骤2中加热的温度为500650，例如为520、555、580、600、630、645等，氢气的流量为05L/MIN。0019作为优选技术方案，本发明所述的合金化工艺，步骤3中加热的温度为8001000，例如为820、855、880、900、930、945、980等，氮气和氢

11、气的流量比为0521，例如为071、111、151、181等，保温15MIN以上，例如为17MIN、25MIN、32MIN、35MIN等，优选为2030MIN。0020作为优选技术方案，本发明所述的合金化工艺，步骤4中TICL4流量为0515L/MIN，例如为07L/MIN、09L/MIN、11L/MIN、14L/MIN等，沉积的时间为10MIN以上，例如为13MIN、17MIN、25MIN、32MIN、35MIN等，优选为2040MIN。0021作为优选技术方案，本发明所述的合金化工艺，步骤5中降温至450600，例如为470、480、500、530、560、590等，优选为500550。0

12、022作为优选技术方案，本发明所述的合金化工艺，包括如下步骤00231基体试样预处理；00242将基片放入气相沉积设备中，加热至400600下通入少量氢气，氢气的流量为05L/MIN；00253开启水浴加热至8001000，通入氮气，氮气和氢气的流量比为0521，保温15MIN以上；00264打开TICL4流量计，TICL4流量为0515L/MIN，并通入载气沉积TIN涂层10MIN以上；00275停止通入氮气和TICL4，降温至450600；00286停止通入氢气，降至常温后出炉。0029本发明制得的涂层表面平整，致密度大，涂层硬度高，可达1600HV以上，涂层的结合力可达75N以上，抗弯强

13、度大，具有优异的综合性能。具体实施方式0030为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施说明书CN104213097A3/3页5例仅仅用于帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。0031实施例10032本发明所述的合金化工艺，包括如下步骤00331基体试样预处理；00342将基片放入气相沉积设备中，加热至600下通入少量氢气，氢气的流量为05L/MIN；00353开启水浴加热至1000，通入氮气，氮气和氢气的流量比为051，保温15MIN；00364打开TICL4流量计，TICL4流量为05L/MIN，并通入载气沉积TIN涂层10MIN；00375停止通入氮气

14、和TICL4，降温至450；00386停止通入氢气，降至常温后出炉。0039测得本实施例制得的膜硬度为1620HV，结合力为77N。0040实施例20041本发明所述的合金化工艺，包括如下步骤00421基体试样预处理；00432将基片放入气相沉积设备中，加热至400下通入少量氢气，氢气的流量为05L/MIN；00443开启水浴加热至800，通入氮气，氮气和氢气的流量比为21，保温35MIN；00454打开TICL4流量计，TICL4流量为15L/MIN，并通入载气沉积TIN涂层20MIN；00465停止通入氮气和TICL4，降温至600；00476停止通入氢气，降至常温后出炉。0048测得本实

15、施例制得的膜硬度为1630HV，结合力为74N。0049实施例30050本发明所述的合金化工艺，包括如下步骤00511基体试样预处理；00522将基片放入气相沉积设备中，加热至500下通入少量氢气，氢气的流量为05L/MIN；00533开启水浴加热至900，通入氮气，氮气和氢气的流量比为11，保温20MIN；00544打开TICL4流量计，TICL4流量为10L/MIN，并通入载气沉积TIN涂层30MIN；00555停止通入氮气和TICL4，降温至570；00566停止通入氢气，降至常温后出炉。0057测得本实施例制得的膜硬度为1610HV，结合力为79N。0058申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。说明书CN104213097A