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cyqdesign

2007-05-29 09:25

碳鋼表面氮化鈦陶瓷化的耐腐蝕性能研究

作者：高原徐重

摘要：介紹了一種在Q235鋼表面，利用等離子反應(yīng)濺射直接復(fù)合滲鍍合成氮化鈦的工藝方法。該
滲鍍層是由鋼鐵材料基體上均勻分布細(xì)小氮化鈦顆粒的滲層和表面氮化鈦沉積層組成。沉積層與滲層之間有一平緩過(guò)渡區(qū)。滲層與基體是冶金結(jié)合，不會(huì)產(chǎn)生剝落。滲鍍層表面硬度平均達(dá)到HV2 300。X射線衍射結(jié)果表明，表面為純氮化鈦層，(200)晶面的衍射峰最強(qiáng)，具有明顯的擇優(yōu)取向。用劃痕儀進(jìn)行結(jié)合強(qiáng)度檢測(cè)，聲發(fā)射曲線未見突起的信號(hào)峰值，表明結(jié)合強(qiáng)度好。復(fù)合滲鍍氮化鈦試樣在1o 硫酸、5 鹽酸、3．5 9／6氯化鈉水溶液和硫化氫富液中進(jìn)行腐蝕試驗(yàn)。耐腐蝕性能分別比改性前提高了789，26，3．3，67倍。
關(guān)鍵詞：氮化鈦；腐蝕性；滲鍍層；等離子體；固溶體；擴(kuò)散層

氮化鈦以其優(yōu)異的力學(xué)性能和化學(xué)性能，在工業(yè)上得到廣泛的應(yīng)用n]，成為目前解決耐腐蝕問(wèn)題的有效方法。本文首先提出了一種新的等離子復(fù)合滲鍍合成氮化鈦的方法[ ，該工藝方法形成的氮化鈦組織是鈦固溶體擴(kuò)散層上均勻分布氮化鈦顆粒和表面氮化鈦沉積層，表面氮化鈦沉積層與基體為冶金結(jié)合，結(jié)合強(qiáng)度高，不會(huì)產(chǎn)生剝落且致密。將等離子復(fù)合滲鍍合成氮化鈦試樣與未經(jīng)處理的Q235鋼試樣進(jìn)行耐腐性能比較。結(jié)果表明，前者較后者提高耐腐蝕性能數(shù)倍至數(shù)百倍。

1 復(fù)合滲鍍氮化鈦工藝

1．1 工藝試驗(yàn)

1．1．1 試驗(yàn)條件

試樣材料：Q235鋼，尺寸：15 mm×15 mm×5mm，表面經(jīng)過(guò)磨削加工。

鈦供給源：用 5 mm×30 mm 的Ti絲，置于尺寸為080 mm×50 mm×5 mm 桶形圓周上。絲的間隔上下左右lO～ 15 mm。試樣置于桶形陰極的中間，與絲狀源極的尖端間距約5～15 mm。

1．1．2 試驗(yàn)方法

利用輝光放電濺射原理、等電位陰極濺射方法、針狀鈦絲的尖端放電效應(yīng)、鈦絲之間以及鈦絲與試樣之間的空心陰極現(xiàn)象 l，將鈦以離子、原子和粒子團(tuán)的形式濺射出來(lái)。首先在試樣表面滲入合金元素鈦，形成鈦合金擴(kuò)散層。滲鈦保溫結(jié)束后，緊接著在先期僅有工作氣體氬氣的基礎(chǔ)上，通人一定量的氮?dú)猓c氬氣保持一定的混合比。進(jìn)行滲氮和氮化鈦的復(fù)合滲鍍過(guò)程。一部分氮原子參與表面氮化鈦的形成和沉積過(guò)程，一部分滲入到表層的鈦合金化層中形成含有第二相氮化鈦顆粒和含鈦固溶體的擴(kuò)散層中。

1．1．3 工藝參數(shù)