專利名稱：同基合金表面離子沉積方法
技術(shù)領(lǐng)域：
同基合金表面沉積方法屬于材料加工工程領(lǐng)域，材料表面沉積技術(shù)范疇。具體來講是作為沉積離子源的合金靶材的基本組成元素與基材相同。
本發(fā)明同基合金表面離子沉積方法，其特征在于是沉積離子源的合金靶材的基本組成元素與基材相同，沉積層晶體結(jié)構(gòu)、密度、線膨脹系數(shù)等與基材相同，因此沉積層與基材的結(jié)合強(qiáng)度極為優(yōu)異。其具體沉積步驟為首先將靶裝入連接40-70V負(fù)偏壓的殼體中(電弧濺射源)，或?qū)魻睢鍫?、網(wǎng)狀靶連接600-800V負(fù)偏壓(陰極濺射源)，工件置于連接700-900V負(fù)偏壓的工作臺上，密閉工作室后抽真空至1-1×10-3Pa，然后充入氬氣至10-40Pa。先啟動700-900V的直流電源使工件表面在輝光作用下加熱至500-700℃。隨即啟動與靶連接的直流電源發(fā)射靶中的各種元素，并在電場作用下沉積于工件表面。
上述的同基合金表面離子沉積方法其特征在于是加熱溫度為500℃-700℃，工件不會產(chǎn)生明顯畸變，一般工件沉積后不必再加工，精密工件沉積后只須精磨即可滿足技術(shù)要求。
上述的同基合金表面離子沉積方法其特征在于是可根據(jù)零件幾何尺寸及批量，安裝單個或多個發(fā)射離子的靶材，可用于單件和批量生產(chǎn)。
上述的同基合金表面離子沉積方法其特征在于是沉積層厚度不受限制。
上述的同基合金表面離子沉積方法其特征在于是可使用已有的各種離子沉積設(shè)備進(jìn)行磁控濺射沉積、空心陰極濺射沉積、蒸發(fā)法沉積。
上述的同基合金表面離子沉積方法其特征在于是可用于鐵基合金、銅基合金、鈦基合金制工件的表面改性和已磨損工件的修復(fù)。
上述的同基合金表面離子沉積方法其特征在于是可安裝數(shù)個成分有一定差異的靶，依次啟動，進(jìn)行梯度沉積，其效果與滲金屬相同。
本發(fā)明的優(yōu)點本發(fā)明中所用沉積離子源的合金靶材的基本組成元素與基材相同，由于沉積層晶體結(jié)構(gòu)及密度、線膨脹系數(shù)等與基材基本相同甚至完全相同，因此沉積層與基材的結(jié)合強(qiáng)度極為優(yōu)異，沉積層厚度不受限制?？煞奖愕赜糜阼F基合金、銅基合金、鈦基合金制工件的表面改性及精密零件的修復(fù)工作。
如上所述的同基合金表面離子沉積方法，若沉積源為不銹鋼，沉積于碳鋼零件表面可取代電鍍鉻，消除電鍍污染源。
如上所述的同基合金表面離子沉積方法，若沉積源為鋁青銅，沉積于純銅再經(jīng)內(nèi)氧化可作為抗電蝕的電觸頭，比純銅滲鋁加滲氧效率高出數(shù)倍。
如上所述的同基合金表面離子沉積方法，若沉積源為超硬高速鋼，沉積于碳鋼或低合金鋼制工件表面可顯著改善工模具的耐磨性能。
如上所述的同基合金表面離子沉積方法，若將高速鋼沉積于已磨損的高速鋼滾刀、拉刀等復(fù)雜精密刀具表面可使這些價格昂貴的刀具得以修復(fù)。
如上所述的同基合金表面離子沉積方法，若將3Cr13不銹鋼沉積于已磨損的3Cr13汽輪機(jī)葉片可使之修復(fù)重新使用。
如上所述的同基合金表面離子沉積方法生產(chǎn)成本低，對環(huán)境無污染，屬清潔生產(chǎn)；沉積時溫度較低，基材不發(fā)生相變，工件畸變量很??；沉積層厚度不受限制，沉積層與基材結(jié)合強(qiáng)度高；可用于貴重零件和工模具的表面改性和修復(fù)，經(jīng)濟(jì)效益顯著。
實施例二用QAL9(含鋁9％的鋁青銅)制弧光濺射靶作為沉積源，通過濺射在800V直流電場下，于500℃沉積2小時即可獲得＞0.12mm的沉積層，速度遠(yuǎn)高于滲鋁，而且整個沉積層含鋁量均勻一致。
實施例三用W18Cr4V1(高速鋼)鋼板條編織網(wǎng)作為源極，通過空心陰極濺射向已磨損約0.5mm不能繼續(xù)使用的W18Cr4V1高速鋼拉刀或滾刀于560℃、在800V直流電場下，沉積10小時后淬火、回火并精磨，即可重新使用，修復(fù)成本小于原產(chǎn)品成本的1/10。
實施例四以TBL制作的弧光濺射靶作為沉積源，通過濺射在800V直流電場下，于700℃沉積1小時即獲得＞30微米的沉積層，使工件表面耐磨性提高10倍以上。
權(quán)利要求
1.同基合金表面離子沉積方法，其特征在于是沉積離子源的合金靶材的基本組成元素與基材相同，沉積層晶體結(jié)構(gòu)、密度、線膨脹系數(shù)與基材相同，其具體沉積步驟為首先將靶裝入連接40-70V負(fù)偏壓的殼體中作為電弧濺射源，且將棒狀、板狀、網(wǎng)狀靶連接600-800V負(fù)偏壓作為陰極濺射源，工件置于連接700-900V負(fù)偏壓的工作臺上，密閉工作室后抽真空至1-1×10-3Pa，然后充入氬氣至10-40Pa，先啟動700-900V的直流電源使工件表面在輝光作用下加熱至500-700℃，隨即啟動與靶連接的直流電源發(fā)射靶中的各種元素，并在電場作用下沉積于工件表面。
2.按照權(quán)利1所述的同基合金表面離子沉積方法其特征在于是加熱溫度為500℃-700℃，工件不會產(chǎn)生明顯畸變，一般工件沉積后不必再加工，精密工件沉積后只須精磨即可滿足技術(shù)要求。
3.按照權(quán)利1所述的同基合金表面離子沉積方法其特征在于是可根據(jù)工件幾何尺寸及批量，安裝單個或多個發(fā)射離子的靶材，可用于單件和批量生產(chǎn)。
4.按照權(quán)利1所述的同基合金表面離子沉積方法其特征在于是沉積層厚度不受限制。
5.按照權(quán)利1所述的同基合金表面離子沉積方法其特征在于，可使用已有的各種離子沉積設(shè)備進(jìn)行磁控濺射沉積、空心陰極濺射沉積、蒸發(fā)法沉積。
6.按照權(quán)利1所述的同基合金表面離子沉積方法其特征在于可用于鐵基合金、銅基合金、鈦基合金制工件的表面改性和已磨損工件的修復(fù)。
7.按照權(quán)利1所述的同基合金表面離子沉積方法其特征在于可安裝數(shù)個成分有一定差異的靶，依次啟動，進(jìn)行梯度沉積，其效果與滲金屬相同。
全文摘要
同基合金表面離子沉積方法,屬于材料加工工程領(lǐng)域,材料表面沉積技術(shù)范疇,具體來講是作為沉積離子源的合金靶材的基本組成元素與基材相同,其突出優(yōu)點是沉積層的晶體結(jié)構(gòu)及物理性質(zhì)與基材差異很小甚至完全相同,因而沉積層與基材的結(jié)合強(qiáng)度高,工作溫度變化時不會產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力,沉積層厚度不受限制;由于沉積加熱溫度較低,工件不會產(chǎn)生明顯畸變,可用于高精度工件的表面改性和已磨損精密工件的修復(fù)。
文檔編號C23C14/38GK1388268SQ0211030
公開日2003年1月1日 申請日期2002年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月18日
發(fā)明者侯文義, 趙興國, 石巨巖, 梁偉 申請人:太原理工大學(xué)