鐵或不銹鋼表面鍍氮化釩膜的方法技術

本發明專利技術公開了一種鐵或不銹鋼表面鍍氮化釩膜的方法，屬于金屬表面處理技術領域。本發明專利技術鐵或不銹鋼表面鍍氮化釩膜的方法，采用等離子體物理濺射技術，將釩等離子體化，再通入氮氣，然后鍍膜在鐵或不銹鋼材料表面。利用本發明專利技術方法，所得氮化釩膜抗拉強度高(5-8MPa)、硬度高(340-525HV)。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及，屬于金屬表面處理

技術介紹
釩大量應用在鋼鐵中用來改善鋼的性能，特別是氮化釩添加于鋼中能提高鋼的耐磨性、耐腐性、韌性、強度、延展性和硬度以及抗熱疲勞性等綜合力學性能，并使鋼具有良好的可焊接性能，而且能起到消除夾雜物延展等作用。因此，人們想到將不銹鋼和氮化釩進行復合，即可在作為主體的不銹鋼材料表面沉積一層氮化釩，那么得到的鍍氮化釩不銹鋼材料不但其抗蝕性能優于普通不銹鋼，其它性能如耐磨性、耐腐性、韌性、強度、延展性和硬度，使氮化釩材能夠在民用上得到大量推 廣。但由于氮化釩膜的制備和材料加工還存在較大的困難，使得氮化釩薄膜難以在民用和工業上大量應用。目前鐵、不銹鋼的表面處理工藝主要是電鍍或化學鍍。化學鍍主要用于在金屬表面進行防腐染色處理，例如專利CN1311349報道的化學鍍液，公開了化學鍍液配方包括硫酸鎳、次亞磷酸鈉、醋酸鈉、有機羧酸、六個碳原子以下的氨基酸、碘化鉀或碘酸鉀等多種化學試劑，主要解決目前在化學鍍鎳技術中存在的鍍速偏低、鍍液穩定性差、鍍液的成本高等問題，但化學鍍方法采用的化學試劑多，會產生大量工業廢水，污染嚴重。采用電鍍的可鍍物質較為廣泛，如專利CN1389598報道了一種具有高效防腐蝕性能和鏡面光亮裝飾性保護層的電鍍方法，該方法可鍍覆在鋼鐵、鋅及鋁合金基材上；其技術比較成熟，缺點是鍍層較厚，投入大，污染嚴重。加之電鍍廠投資大，一般投資者也只能望而卻步。
技術實現思路
本專利技術針對上述缺陷，提供了一種，所得氮化釩膜抗拉強度高(5-8MPa)、硬度高(340-525HV)。本專利技術解決技術問題所采用的技術方案是，采用等離子體物理濺射技術，將釩等離子體化，再通入氮氣，然后鍍膜在鐵或不銹鋼材料表面。，所述濺射工藝條件為濺射爐功率66-252W，負偏壓0-160V，爐內氣體壓力O. 5-10Pa，氮氬比O. 06_1。優選的，上述濺射工藝條件為濺射爐功率165-252W，負偏壓120-160V，爐內氣體壓力O. 6Pa，氮気比2/15。更優選的，上述濺射工藝條件為濺射爐功率165-252W，負偏壓120-160V，爐內氣體壓力O. 6Pa,氮氬2/15,祀距50mm,沉積時間20_80min。優選的，上述中，所述不銹鋼材料為201型不銹鋼，濺射爐功率252W，負偏壓160V，爐內氣體壓力O. 6Pa，氮氬比2/15，靶距50mm，沉積時間 60min。優選的，上述中，所述不銹鋼材料為316型不銹鋼，濺射爐功率252W，負偏壓120V，爐內氣體壓力O. 6Pa，氮氬比2/15，靶距50mm，沉積時間 60min。優選的，上述中，所述不銹鋼材料為316型不銹鋼，濺射爐功率165W，負偏壓160V，爐內氣體壓力O. 6Pa，氮氬比2/15，靶距50mm，沉積時間 60min。本專利技術的有益效果本專利技術為鐵或不銹鋼基材鍍高硬度氮化釩膜提供了一種新的方法。本專利技術采用等離子體氣相沉積技術，將釩等離子體化，以鐵或不銹鋼為基底，在基底上直接沉積一層氮化釩薄膜，從而制得了高硬度的鍍氮化釩膜的不銹鋼基復合材料。本專利技術利用等離子體氣相沉積技術具有設備簡單、工藝成熟、成膜均勻等特點；制備的薄膜拉伸強度高，薄膜硬度高，所得氮化釩膜抗拉強度為5-8MPa、維氏硬度為340-525。具體實施例方式本專利技術提供了一種，具體為采用等離子體物理濺射技術，將釩等離子體化，再通入氮氣，然后鍍膜在不銹鋼基材料表面。，采用等離子體物理濺射技術，濺射工藝條件為濺射爐功率66-252W，負偏壓0-160V，爐內氣體壓力O. 6_10Pa，氮氬比O. 06-1 ;爐內氣體壓力是直流濺射或磁控濺射爐在工作時產生穩定輝光時的工作壓力，包括氮氣壓力和氬氣的壓力。上述濺射一般是固態靶材在高能離子/原子轟擊下靶材原子團發生物理轉移的過程，被濺射的靶材在高能粒子轟擊下，有一定數量的原子或原子團脫離靶體并獲得一定的動能，飛向薄膜生長面，從而實現薄膜的生長。簡單來講就是電子在電場的作用下加速飛向基片的過程中與氬原子發生碰撞，電離出大量的氬離子和電子，電子飛向基片；氬離子在電場的作用下加速轟擊靶材，濺射出大量的靶材原子，呈中性的靶原子(或分子)沉積在基片上成膜。以下通過具體實施例的方式對本專利技術做進一步詳述，但不應理解為是對本專利技術的限制。實施例將不同型號的不銹鋼片置于磁控濺射爐中，抽真空到腔內工作總壓小于10_3Pa，然后通入Ar氣和氮氣，通過控制氣體流量使腔內壓力穩定在O. 5-10Pa,打開濺射電壓開關，保持一定功率，將基片置于輝光體上方，即開始濺射氮化釩過程。具體工藝條件及濺射所得氮化釩膜的抗拉強度和硬度值如表I所示。不銹鋼中的主要合金元素是鉻(Cr)，只有當Cr含量達到一定值時，鋼才有耐蝕性，不銹鋼一般的Cr重量含量在13%以上；不銹鋼中還含有Ni、Ti、Mn、N、Nb等元素。不銹鋼按成分可分為Cr系(400系列)、Cr-Ni系(300系列)、Cr-Mn-Ni系(200系列)。其中，321型不銹鋼的化學成分為(wt%) C彡(λ 08，Si彡1，Mn彡2，S彡O. 03，P^O. 035，Crl7-19，Ni9-12，Ti 彡 5XC%；201 型不銹鋼的化學成分為C ( O. 15,Si ( O. 75，Μη5· 5 7. 5，Crl6 18, N ^ 0. 25，Ni3. 5 5· 5, P ( O. 06, S ^ O. 03 ；304 型不銹鋼的化學成分為 C 彡 O. 08，Si 彡 1，Mn 彡 2，S 彡 O. 03，P 彡 O. 045，Crl8-20, Ni8_ll。表I不銹鋼濺射鍍氮化釩膜工藝條件及氮化釩膜性能權利要求1.，其特征在于，采用等離子體物理濺射技術，將釩等離子體化，再通入氮氣，然后在鐵或不銹鋼材料表面鍍膜。2.根據權利要求I所述的，其特征在于所述濺射條件為濺射爐功率66-252W，負偏壓0-160V，爐內氣體壓力O. 5_10Pa，氮氬比O. 06_1。3.根據權利要求2所述的，其特征在于所述濺射條件為濺射爐功率165-252W，負偏壓120-160V，爐內氣體壓力O. 6Pa，氮氬比2/15。4.根據權利要求3所述的，其特征在于所述濺射條件為祀距50mm,沉積時間20_80min。5.根據權利要求4所述的，其特征在于，所述不銹鋼材料為201型不銹鋼，濺射爐功率252W，負偏壓160V，沉積時間60min。6.根據權利要求4所述的，其特征在于，所述不銹鋼材料為316型不銹鋼，濺射爐功率252W，負偏壓120V，沉積時間60min。7.根據權利要求4所述的，其特征在于，所述不銹鋼材料為316型不銹鋼，濺射爐功率165W，負偏壓160V，沉積時間60min。全文摘要本專利技術公開了一種，屬于金屬表面處理
本專利技術，采用等離子體物理濺射技術，將釩等離子體化，再通入氮氣，然后鍍膜在鐵或不銹鋼材料表面。利用本專利技術方法，所得氮化釩膜抗拉強度高(5-8MPa)、硬度高(340-525HV)。文檔編號C23C14/06GK102877034SQ201210396708公開日2013年1月16日 申請日期2012年10月18日 優先權日2012年10月18日專利技術者黃雙華, 賴奇, 鄒敏 申請人:攀枝花學院本文檔來自技高網...

【技術保護點】
鐵或不銹鋼表面鍍氮化釩膜的方法，其特征在于，采用等離子體物理濺射技術，將釩等離子體化，再通入氮氣，然后在鐵或不銹鋼材料表面鍍膜。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：黃雙華，賴奇，鄒敏，
申請(專利權)人：攀枝花學院，
類型：發明
國別省市：