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专利摘要

9Cr18钢制精密轴承表面等离子体基氮离子与银离子注入方法，属于精密零件表面强化处理领域，本发明的目的是为了解决目前未经任何处理的9Cr18钢制精密轴承工作在极低温度工况时，轴承的承载能力不足，润滑性能差，强度低，既而影响其服役寿命的问题。包括：步骤一、超声清洗；步骤二、真空处理；步骤三、对9Cr18钢制精密轴承进行预溅射清洗；步骤四、用离子注入机对9Cr18钢制精密轴承进行氮离子注入处理；步骤五、对9Cr18钢制精密轴承进行银离子注入处理；步骤六、真空室恢复常压，并冷却至室温。使得应用在极低温的环境下的9Cr18钢制精密轴承表面硬度14GPa，滑动摩擦系数为0.1，疲劳寿命提高2.3倍。 ......

基本信息

专利类型:
发明专利
申请/专利号:
CN200810137536.2
申请日期:
2008-11-14
专利申请人:
哈尔滨工业大学
分类号:
C23C14/48 ; C23C14/34 ; C23C14/14 ; C23C14/54
发明/设计人:
马欣新，唐光泽
权利要求: 1.9Cr18钢制精密轴承表面等离子体基氮离子与银离子注入方法，其特征在于它包括：步骤一、超声清洗：将多个待处理的9Cr18钢制精密轴承分别放入纯度为99.9％以上的丙酮溶液中超声清洗两次，每次超声清洗持续8min～15min；步骤二、真空处理：将多个处理过的9Cr18钢制精密轴承放到真空室试样台上，抽真空至真空度为1.0×10-4Pa～1.0×10-3Pa；步骤三、预溅射清洗：对所述9Cr18钢制精密轴承进行预溅射清洗10min～30min，射频功率在0.8kW～2kW之间，电压在500V～700V之间，电流在0.2mA/cm2～0.5mA/cm2之间，调节射频功率，使产生的氩气等离子浓度为1.0×1010/cm3；步骤四、氮离子注入：所述9Cr18钢制精密轴承缓慢绕自身轴线匀速旋转的同时，用离子注入机对所述9Cr18钢制精密轴承进行氮离子注入处理，气源采用纯度为99.999％的氮气，氮气气压在0.08Pa～0.2Pa之间，注入电压在30kV～50kV之间，注入剂量在3×1017ions/cm2～4×1017ions/cm2之间，在注入过程中注入电流密度控制在2μA/cm2～2.5μA/cm2之间，保证工件温升不超过150℃；步骤五、银离子注入：保持所述9Cr18钢制精密轴承缓慢绕自身轴线匀速旋转，调节真空室内气体压强至0.1Pa～0.5Pa，在9Cr18钢制精密轴承上施加一个负偏压，注入参数为：注入电压在30kV～50kV之间，注入电流密度在1μA/cm2～3.5μA/cm2之间，以直流磁控溅射银靶提供银离子源，磁控溅射参数为：溅射偏压在200V～400V之间，溅射电流调至80mA～120mA之间持续8min～15min，再将溅射电流调至180mA～220mA之间持续25min～35min，同时保证工件温升不超过150℃；步骤六、真空室内气压恢复常压，并冷却至室温。2.根据权利要求1所述的9Cr18钢制精密轴承表面等离子体基氮离子与银离子注入方法，其特征在于步骤一中所述的每次超声清洗持续时间为8min。3.根据权利要求1所述的9Cr18钢制精密轴承表面等离子体基氮离子与银离子注入方法，其特征在于步骤一中所述的每次超声清洗持续时间为10min。4.根据权利要求1所述的9Cr18钢制精密轴承表面等离子体基氮离子与银离子注入方法，其特征在于步骤三中对所述9Cr18钢制精密轴承进行预溅射清洗20min，射频功率在1.2kW～1.5kW之间，电压在550V～650V之间。5.根据权利要求1所述的9Cr18钢制精密轴承表面等离子体基氮离子与银离子注入方法，其特征在于步骤三中对所述9Cr18钢制精密轴承进行预溅射清洗30min，射频功率在0.8kW～1.5kW之间，电流为0.25mA/cm2。6.根据权利要求1所述的9Cr18钢制精密轴承表面等离子体基氮离子与银离子注入方法，其特征在于步骤四中氮气气压在0.1Pa～0.18Pa之间，注入电压在35kV～45kV之间，注入剂量在3.3×1017ions/cm2～3.8×1017ions/cm2之间。7.根据权利要求1所述的9Cr18钢制精密轴承表面等离子体基氮离子与银离子注入方法，其特征在于步骤四中氮气气压为0.2Pa，注入电压在40kV～45kV之间，注入剂量在3.5×1017ions/cm2～3.7×1017ions/cm2之间，在注入过程中注入电流密度控制在2.2μA/cm2～2.4μA/cm2之间。8.根据权利要求1所述的9Cr18钢制精密轴承表面等离子体基氮离子与银离子注入方法，其特征在于步骤五中在9Cr18钢制精密轴承上施加一个负偏压，注入参数为：注入电压在35kV～45kV之间，注入电流密度在2μA/cm2～2.5μA/cm2之间，以直流磁控溅射银靶提供银离子源，磁控溅射参数为：溅射偏压在220V～300V之间，溅射电流调至90mA～110mA之间持续10min～12min，再将溅射电流调至180mA～210mA之间持续28min～32min。9.根据权利要求1所述的9Cr18钢制精密轴承表面等离子体基氮离子与银离子注入方法，其特征在于步骤五中注入电流密度在2μA/cm2～2.5μA/cm2之间，溅射电流调至100mA持续10min，再将溅射电流调至200mA持续30min。10.根据权利要求1所述的9Cr18钢制精密轴承表面等离子体基氮离子与银离子注入方法，其特征在于步骤五中磁控溅射参数为：在9Cr18钢制精密轴承上施加一个负偏压，注入参数为：注入电压为30kV，注入电流密度在2μA/cm2～2.5μA/cm2之间，以直流磁控溅射银靶提供银离子源，磁控溅射参数为：溅射偏压为300V，溅射电流调至100mA持续10min，再将溅射电流调至200mA持续30min。