CN1041221C - 精密金属运动耦合部件的表面处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种精密金属运动耦合部件的表面处理方法，该方法采用强流金属离子注入方法对精密金属运动耦合部件的相对运动部件双方都注入选自Ti、Ta、W、Mo等的金属离子，或者在注入金属离子的同时注入碳离子。本发明方法处理的精密金属运动耦合件具有优越的自润滑性、降低的摩擦系数和提高的耐磨性，具有高使用寿命。本发明方法适用各种精密金属运动耦合部件的表面处理。
Description
本发明涉及精密金属运动耦合部件的表面处理方法，更具体地讲，本发明涉及精密金属运动耦合部的金属蒸汽真空弧源离子注入的表面处理方法。
众所周知，金属运动耦合部件是工程中广泛应用的部件，例如带有转子和定子的泵类；汽车活塞；蜗轮、蜗杆；轴承等。目前这些金属运动耦合部件常用的表面处理方法有：(1)外加润滑，即施加液体或固体润滑剂；(2)涂覆涂层，如汽相沉积(PVD或CVD)，这种方法处理后的部件基体与涂层存有明显界面，因而易使涂层剥落，这种方法处理精密运动耦合件还存在变形的问题。并且有些方法还不能作为最后一道工序，如CVD处理之后一般还要进行淬火、回火处理。
综上，在现有技术中尚无令人满意的对精密运动耦合件表面处理的方法，因而精密运动耦合部件的寿命尚有待提高，换句话说，就是，精密金属运动耦合部件的表面性能如润滑性、耐磨性都需进一步的改善。
本发明的目的是提供一种精密金属运动耦合部件的表面处理方法，该方法处理的精密金属运动耦合部件具有优越的自润滑性，低的摩擦系数，高的耐磨性。
本发明的精密金属运动耦合部件的表面处理方法，采用强束流金属离子注入方法，对精密金属运动耦合部件的相对运动部件的双方都注入金属离子，所述金属选自Ti、Ta、Hf、W等。注入参数为：真空度：2-4×10-3帕，注入剂量：1×1016-5×1018离子/cm2，引出电压：10-120kv，束流密度：10-40μA/cm2。耦合部件的相对运动的双方可注入相同金属离子，也可以注入不同的金属离子。
本发明还有一个优选技术方案，即精密金属运动耦合部件相对运动部件的双方在注入金属离子的同时注入碳离子，碳离子的注入剂量与金属离子的注入剂量相同。
本发明的精密金属运动耦合部件的表面处理方法的显著特点是耦合部件的相对运动的部件双方都进行表面处理，且通过注入相同或不同的金属离子或和碳离子，使它们相互匹配，结果，显著地降低了耦合部件相对运动部件双方的摩擦系数，降低了相对运动时的摩擦力，另外，该方法处理的相对运动部件双方的耐磨性提高，并且有较佳的耐磨性匹配，使耦合部件整体耐磨性提高，增加使用寿命。
通过给相对运动部件双方注入不同的金属离子和碳离子，可调整它们的软硬度配比，使它们的减摩、耐磨性更符合实际运动的需要，更有效地延长使用寿命。
在本发明精密金属运动耦合部件的表面处理方法中，可优选在注入金属离子的同时注入碳离子，碳离子的注入使其表面的显微组织结构发生了变化，显著地降低了部件表面的摩擦系数，提高自润滑性，而且显著提高了表面耐磨性。
本发明的精密金属运动耦合部件的表面处理方法具有三个突出的特点：
1、注入元素的浓度大大超过其固溶度，不受金属平衡相图的限制。
2、不改变部件的外形尺寸、精度和光洁度，可作为部件加工的最后一道工序。
3、注入层和基体间没有明显的界面，不存在涂层剥落问题，且可得到优化的表面层结构。
本发明的精密金属运动耦合部件表面处理方法适用于处理各种耦合部件，如带定子、转子的泵类、汽车活塞、蜗轮、蜗杆、轴承等。
本发明的精密金属运动耦合部件表面处理方法利用现有金属蒸汽真空弧离子源注入装置可方便地进行。
下面结合具体实施例进一步说明本发明的精密金属运动耦合部件表面处理方法。
实施例1：
陀螺仪上的凸轮、卡盘运动耦合部件的表面处理。
采用现有的金属蒸汽真空弧源离子注入机，用强束流金属离子注入方法，对材质为Cr17的铁素体型耐热钢的陀螺仪上的凸轮进行Ta和C的离子注入，对卡盘进行Ti和C的离子注入。注入过程的真空度为3×10-3Pa，引出电压：40KV，束流密度15μA/cm2，注入剂量：3×10-3Ta/cm2，3×1017Ti/cm2，3×1017C/cm2。
经该方法处理的运动耦合件的表面摩擦系数较未注入的降低了2.5倍，耐磨性提高了30倍。
实施例2：
精密抽气泵中的转子和定子的表面处理。
如实施例1类似方法，对材质为T10A钢的精密抽气泵中的转子和定子进行表面处理，对转子和定子表面均注入单一的Ti离子，注入剂量为5×1017Ti/cm2，注入的工艺参数为：真空度：2×10-3Pa，引出电压：70KV，束流密度：30μA/cm2。
经该方法处理的转子和定子减少了泵的能耗25％。
实施例3：
精密蜗轮蜗杆的表面处理。
如实施例1的方法，对材质为38CrMoAl的蜗杆注入Ti+C离子，对材质为4Cr13的蜗轮注入Ta+C离子，注入剂量分别为：3×1017Ta/cm2，3×1017Ti/cm2，3×1017C/cm2，注入参数为：引出电压100KV，束流密度：20μA/cm2，真空度为3×10-3Pa。
经上述处理的蜗轮和蜗杆的摩擦系数从未注入的0.7降至0.1。
由上述实施例可看出，用本发明的方法处理精密金属运动耦合部件表面，具有降低摩擦系数，产生自润滑、提高耐磨性等技术效果，因而具有广阔的工业应用前景。
Claims (4)
1、一种精密金属运动耦合部件的表面处理方法，该方法采用强束流金属离子注入方法，对精密金属运动耦合部件的相对运动的部件的双方都注入金属离子，所述金属离子选自Ti、Ta、W、Mo，其中的注入参数为：真空度：2-4×10-3Pa，离子注入剂量：1×1016-5×1018离子/cm2，引出电压：10-120kV，束流密度：10-40μA/cm2。
2、权利要求1的精密金属运动耦合部件的表面处理方法，其中所述耦合部件相对运动的部件双方注入相同的所述金属离子。
3、权利要求1的精密金属运动耦合部件的表面处理方法，其中所述耦合部件相对运动的部件双方注入不同的所述金属离子。
4、权利要求1-3中任一种精密金属运动耦合部件的表面处理方法，其中在注入所述金属离子的同时注入碳离子，其中碳离子的注入剂量与金属离子的注入剂量相同。
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| CN95109744A CN1041221C (zh) | 1995-08-25 | 1995-08-25 | 精密金属运动耦合部件的表面处理方法 |
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1995
- 1995-08-25 CN CN95109744A patent/CN1041221C/zh not_active Expired - Fee Related
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