CN103789717A - 一种钛及钛合金表面渗氧方法 - Google Patents

Abstract

一种钛及钛合金表面渗氧方法，包括下述工艺步骤：（1）将钛和钛合金放在电炉内，在750-900℃温度下对钛和钛合金进行热处理3-20小时；（2）将经步骤（1）处理的钛或钛合金取出，迅速放入冷水中，进行淬火处理，获得具有黑色渗氧层的钛或钛合金，即得。本发明所具有的效果：本发明的效果和益处有：（1）能够获得高硬度的渗氧改性层，最高表面硬度可达800Hv以上，解决钛及钛合金表面硬度低、耐磨性不足的缺陷。（2）本方法获得的渗氧层表面残存有微薄的一层黑色钛合金氧化物，可满足军事及光学仪器消光的要求。（3）本方法工艺简单，无需专业人员。（4）成本低廉，采用空气最为渗氧剂，水为淬火介质，无需额外的材料。

Description

一种钛及钛合金表面渗氧方法

技术领域

本发明属于表面处理技术领域，涉及到钛及钛合金的表面改性强化，特别涉及到钛及钛合金表面渗氧的方法。

背景技术

钛及钛合金具密度低、耐蚀性好、比强度高等优点，在航空航天、化工、生物医学等领域得到广泛的应用。然而钛及钛合金表面硬度低、摩擦系数高，抗摩擦和磨损性能差，特别是对微动磨损十分敏感；在摩擦作用下，机械零件容易发热胶着、咬死和高温氧化，导致塑性和强度下降，严重限制了其应用范围。最近几年出现的钛合金表面渗氧技术能有效的提高钛合金的表面强度，扩大其应用范围。OD-TO是最常用的渗氧技术，该技术是在TO技术的基础上发展起来的：首先将钛合金在空气中进行高温热氧化获得氧化膜，随后在真空中进行热扩散处理，获得渗氧层。该技术需要在真空条件进行，而且两次高温处理，工艺相对复杂，成本较高。俄罗斯在解决了钛合金衬巷、销子、销轴等航空航天件耐磨性差的问题时采用了包埋渗氧法：将钛合金零件埋在砂箱或石墨箱中，以阻碍空气中的氧在加热过程中到达零件表面，并能排除疏松氧化皮的形成，获得较好的渗氧层。这种方法需要包埋剂及相应的密封箱体，不但增加了成本，也限制了工艺的应用范围。另外还存在激光、电子束渗氧，虽然这些方法不需要高温处理，但仅适合用作小件材料的外表面处理，不具备批量处理条件，对大尺寸异形零部件无能为力。

发明内容

本发明要解决的技术问题，是钛及钛合金表面硬度低引起的耐磨性能差，常规渗氧技术存在的成本高、工艺复杂、对处理件外形有要求等问题，提供一种低成本、适合处理各种尺寸及形状、无需任何前处理的钛及钛合金表面渗氧方法，以提高钛合金表面硬度和耐磨性能。

采用的技术方案是：

一种钛及钛合金表面渗氧方法，包括下述工艺步骤：

（1）将钛和钛合金放在电炉内，在750-900℃温度下对钛和钛合金进行热处理3-20小时；

（2）将经步骤（1）处理的钛或钛合金取出，迅速放入冷水中，进行淬火处理，获得具有黑色渗氧层的钛或钛合金，即得。

本发明所具有的效果：

本发明的效果和益处有：（1）能够获得高硬度的渗氧改性层，最高表面硬度可达800Hv以上，解决钛及钛合金表面硬度低、耐磨性不足的缺陷。（2）本方法获得的渗氧层表面残存有微薄的一层黑色钛合金氧化物，可满足军事及光学仪器消光的要求。（2）本方法工艺简单，无需专业人员。（3）成本低廉，采用空气最为渗氧剂，水为淬火介质，无需额外的材料。

具体实施方式

实施例1

（1）采用50×100×2mm的TA1板材，在箱式电阻炉中750℃处理3小时；

（2）将试样件迅速取出放入室温（20℃）的水中，待试样冷却至水温，取出，用刷子刷掉残存的少量氧化物层。

实施例2

（1）采用50×100×4mm的TA2板材，在箱式电阻炉中800℃处理5小时；

（2）将试样件迅速取出放入室温（20℃）的水中，待试样冷却至水温，取出，获得黑色渗氧层。

实施例3

（1）采用50×100×4mm的TA4板材，在箱式电阻炉中800℃处理10小时；

（2）将试样件迅速取出放入室温（20℃）的水中，待试样冷却至水温，取出，用刷子刷掉残存的少量氧化物层。

实施例4

（1）采用50×100×6mm的TA15板材，在箱式电阻炉中900℃处理20小时；

（2）将试样件迅速取出放入室温（20℃）的水中，待试样冷却至水温，取出，获得黑色渗氧层。

Claims (1)

1.一种钛及钛合金表面渗氧方法，其特征在于包括下述工艺步骤：

（1）将钛和钛合金放在电炉内，在750-900℃温度下对钛和钛合金进行热处理3-20小时；

    （2）将经步骤（1）处理的钛或钛合金取出，迅速放入冷水中，进行淬火处理，获得具有黑色渗氧层的钛或钛合金，即得。