CN113430485A - 一种基于等离子体复合热扩渗制备减摩自润滑复合层的方法 - Google Patents

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Abstract

一种基于等离子体复合热扩渗制备减摩自润滑复合层的方法，本发明涉及一种制备减摩自润滑复合层的方法。本发明要解决现有类金刚石薄膜沉积方式对设备要求高，操作过程复杂，且产生的薄膜附着力差的问题，解决现有钢基体直接等离子体渗碳产生的薄膜厚度有限，适用钢种受基体碳含量影响的问题。方法：一、预处理；二、渗氮或氮碳共渗处理；三、等离子体渗碳或等离子体碳氮共渗处理。本发明用于等离子体复合热扩渗制备减摩自润滑复合层。

Description

一种基于等离子体复合热扩渗制备减摩自润滑复合层的方法
技术领域
本发明涉及一种制备减摩自润滑复合层的方法。
背景技术
对于高端装备基础零部件，如轴承、齿轮等传动部件，其功能主要包括传递运动和实现部件的精确定位。它要求在复杂环境中保持可靠性，例如承受严重的静态或循环载荷、高温和极端润滑条件等。以往研究结果表明，磨损、腐蚀和微点蚀可能成为未来导致合金钢基体失效的主要原因。这些钢主要分为两类：可以完全硬化为马氏体或贝氏体的高碳合金钢，其他为心部硬度较低但需要通过渗碳或者渗氮进行表面硬化的低碳合金钢。双相处理(高中碳合金钢热处理或者低碳钢表面渗碳后进行等离子体渗氮处理)是目前合金钢尤其是齿轮、轴承钢最常用的硬化方式，可使表面硬度和耐磨性大大提高但无法实现超低的摩擦系数。
此外，为未来飞机发动机开发的新型高温油可能会对当代主要使用的轴承钢(如52100、M50和M50NiL)产生腐蚀。因此，为了实现长寿命和可靠性，固体润滑剂成为研究的热点。其中由sp2和sp3键构成的类金刚石(DLC)薄膜具有良好的力学性能。因其可以同时降低磨损率和摩擦系数而备受关注。目前，类金刚石薄膜的制备主要有两种方法：化学气相沉积(该方法温度过高导致钢基体软化)和物理气相沉积(该方法需要高真空，高电压对设备要求高)。此外通过沉积方式产生的DLC膜附着力较弱，无法直接应用在承受交变应力的传动部件上。
专利CN109267000A通过等离子体渗碳直接在铁基合金表面产生类金刚石碳膜的方法只适用于低碳合金钢。并且由于Fe对石墨结构的催化作用，该方法产生的类金刚石薄膜中含有大量的石墨结构，限制类金刚石结构的厚度和硬度进一步提高，因此其仅存于表面几十纳米范围。
发明内容
本发明要解决现有类金刚石薄膜沉积方式对设备要求高，操作过程复杂，且产生的薄膜附着力差的问题，解决现有钢基体直接等离子体渗碳产生的薄膜厚度有限，适用钢种受基体碳含量影响的问题，而提供一种基于等离子体复合热扩渗制备减摩自润滑复合层的方法。
一种基于等离子体复合热扩渗制备减摩自润滑复合层的方法，它是按照以下步骤进行的：
一、将合金钢进行预备热处理，然后打磨清洗，得到预处理后的合金钢；
二、在温度为400℃～950℃的条件下，将预处理后的合金钢进行渗氮处理或氮碳共渗处理，在合金钢表层产生含有γ′-Fe4N与ε-Fe2～3N渗氮层或含有γ′-Fe4N与ε-Fe2～3(C,N)氮碳共渗层，得到渗氮或氮碳共渗处理后的合金钢；
三、在温度为250℃～550℃、电压为600V～750V及气压为200Pa～350Pa的条件下，将渗氮或氮碳共渗处理后的合金钢进行等离子体渗碳或等离子体碳氮共渗处理，在表面和内部诱导产生类金刚石结构，即完成基于等离子体复合热扩渗制备减摩自润滑复合层的方法；
等离子体渗碳时所采用的气氛为稀释气体及含碳气体的混合气氛，所述的含碳气体占混合气氛总体积的5％～50％；
等离子体碳氮共渗处理时所采用的气氛为稀释气体、含碳气体及含氮气体的混合气氛，所述的含氮气体与含碳气体的体积比小于1:3；所述的含碳气体占混合气氛总体积的5％～50％。
本发明的有益效果是：
1、本发明将预备热处理以后的合金钢进行渗氮或氮碳共渗处理，在合金钢表层产生含有γ′-Fe4N与ε-Fe2～3N渗氮层或含有γ′-Fe4N与ε-Fe2～3(C,N)氮碳共渗层，即得到具有一定厚度的硬化层。然后再进行等离子体渗碳或等离子体碳氮共渗处理，在等离子体渗碳过程中渗氮层或者氮碳共渗层中会产生尺寸更加细小弥散的纳米碳化物，在原来渗层的表面和内部诱导产生类金刚石结构，形成从类金刚石结构逐渐过渡到渗氮层或氮碳共渗层组织的梯度复合层。梯度结构的产生可以代替类金刚石结构与基体之间的界面从而提高界面结合力。并且由于氮化物对C原子扩散的阻碍作用，减少了C原子与基体中Fe的接触，有效减少了Fe催化产生的石墨结构，有利于类金刚石结构硬度提高和增厚。
2、本发明在钢件表面获得了从富碳的纳米碳/氮化物掺杂的类金刚石结构逐渐过渡到富氮的渗氮层/共渗层组织的梯度复合层。由于等离子体渗碳温度较低，钢件心部的微观结构和性能几乎不受影响，与氮化后无异。类金刚石/氮化层构成的梯度复合层具有耐磨、减摩自润滑的优异性能。与普通氮化试样相比，表面粗糙度从27nm下降至10nm以内。合金钢复合层厚度＞100μm，磨痕深度5μm处仍存在富碳结构；表面显微硬度＞1200HV0.1，DLC结构的硬度可达19.88GPa；复合层摩擦系数为0.2左右；梯度复合层磨损率比未处理试样磨损率降低＞93％。
3、该方法还可以在同一设备中仅靠改变炉内温度和气氛实现，操作简单，设备要求低；既适用于低碳合金钢也适用于中高碳合金钢，应用范围广泛，不受基体碳含量的影响。因此该方法具有重要的工程应用价值。
本发明用于一种基于等离子体复合热扩渗制备减摩自润滑复合层的方法。
附图说明
图1为实施例一制备的减摩自润滑复合层的表面拉曼光谱图；
图2为实施例一低碳合金钢M50NiL经不同工艺处理后的表面掠入射GIXRD谱图，○为α'，▲为ε-Fe2～3(C,N)，●为γ′-Fe4N，□为Fe5C2，◇为金刚石，1为实施例一减摩自润滑复合层，2为实施例一步骤二中渗氮层；
图3为实施例一制备的减摩自润滑复合层表面某一区域的高分辨HRTEM相以及该区域的FFT变换图，a为HRTEM相，b为FFT变换；
图4为实施例一制备的减摩自润滑复合层表面另一区域的高分辨HRTEM相以及该区域的FFT变换图，a为HRTEM相，b为Fe4N的FFT变换，c为Fe5C2的FFT变换；
图5为实施例一中低碳合金钢M50NiL经不同工艺处理后的横截面，(a)为实施例一步骤二中渗氮层横截面，(b)为(a)中表面附近的局部放大，(c)为实施例一减摩自润滑复合层的截面形貌，(d)为(c)中表面附近的局部放大；
图6为实施例一中低碳合金钢M50NiL经不同工艺处理后的的表面形貌图，(a)为实施例一步骤二中渗氮层表面形貌，(b)为实施例一减摩自润滑复合层的表面形貌；
图7为实施例一中低碳合金钢M50NiL经不同工艺处理后的渗层显微硬度分布图，a为实施例一步骤二中渗氮层的硬度分布，b为实施例一减摩自润滑复合层的硬度分布；
图8为实施例二中高碳合金钢M50经不同工艺处理后的摩擦系数曲线图，a为原始高碳合金钢M50的摩擦系数，b为实施例二步骤二中渗氮层的摩擦系数，c为实施例二减摩自润滑复合层的摩擦系数；
图9为实施例二中高碳合金钢M50经不同工艺处理后的磨损率对比图，a为原始高碳合金钢M50的磨损率，b为实施例二步骤二中渗氮层的磨损率，c为实施例二减摩自润滑复合层的磨损率；
图10为实施例二中减摩自润滑复合层磨痕深度5μm的形貌图；
图11为图10中不同位置的拉曼光谱图，曲线1、2及3为图10中点1、2及3对应的拉曼光谱曲线；
图12为实施例三中高碳合金钢M50经不同工艺处理后的纳米压痕实验的载荷-位移曲线图，a为实施例三减摩自润滑复合层，b为实施例三步骤二中渗氮层。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举的具体实施方式，还包括各具体实施方式之间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式所述的一种基于等离子体复合热扩渗制备减摩自润滑复合层的方法，它是按照以下步骤进行的：
一、将合金钢进行预备热处理，然后打磨清洗，得到预处理后的合金钢；
二、在温度为400℃～950℃的条件下，将预处理后的合金钢进行渗氮处理或氮碳共渗处理，在合金钢表层产生含有γ′-Fe4N与ε-Fe2～3N渗氮层或含有γ′-Fe4N与ε-Fe2～3(C,N)氮碳共渗层，得到渗氮或氮碳共渗处理后的合金钢；
三、在温度为250℃～550℃、电压为600V～750V及气压为200Pa～350Pa的条件下，将渗氮或氮碳共渗处理后的合金钢进行等离子体渗碳或等离子体碳氮共渗处理，在表面和内部诱导产生类金刚石结构，即完成基于等离子体复合热扩渗制备减摩自润滑复合层的方法；
等离子体渗碳时所采用的气氛为稀释气体及含碳气体的混合气氛，所述的含碳气体占混合气氛总体积的5％～50％；
等离子体碳氮共渗处理时所采用的气氛为稀释气体、含碳气体及含氮气体的混合气氛，所述的含氮气体与含碳气体的体积比小于1:3；所述的含碳气体占混合气氛总体积的5％～50％。
本实施方式的有益效果是：
1、本实施方式将预备热处理以后的合金钢进行渗氮或氮碳共渗处理，在合金钢表层产生含有γ′-Fe4N与ε-Fe2～3N渗氮层或含有γ′-Fe4N与ε-Fe2～3(C,N)氮碳共渗层，即得到具有一定厚度的硬化层。然后再进行等离子体渗碳或等离子体碳氮共渗处理，在等离子体渗碳过程中渗氮层或者氮碳共渗层中会产生尺寸更加细小弥散的纳米碳化物，在原来渗层的表面和内部诱导产生类金刚石结构，形成从类金刚石结构逐渐过渡到渗氮层或氮碳共渗层组织的梯度复合层。梯度结构的产生可以代替类金刚石结构与基体之间的界面从而提高界面结合力。并且由于氮化物对C原子扩散的阻碍作用，减少了C原子与基体中Fe的接触，有效减少了Fe催化产生的石墨结构，有利于类金刚石结构硬度提高和增厚。
2、本实施方式在钢件表面获得了从富碳的纳米碳/氮化物掺杂的类金刚石结构逐渐过渡到富氮的渗氮层/共渗层组织的梯度复合层。由于等离子体渗碳温度较低，钢件心部的微观结构和性能几乎不受影响，与氮化后无异。类金刚石/氮化层构成的梯度复合层具有耐磨、减摩自润滑的优异性能。与普通氮化试样相比，表面粗糙度从27nm下降至10nm以内。合金钢复合层厚度＞100μm，磨痕深度5μm处仍存在富碳结构；表面显微硬度＞1200HV0.1，DLC结构的硬度可达19.88GPa；复合层摩擦系数为0.2左右；梯度复合层磨损率比未处理试样磨损率降低＞93％。
3、该方法还可以在同一设备中仅靠改变炉内温度和气氛实现，操作简单，设备要求低；既适用于低碳合金钢也适用于中高碳合金钢，应用范围广泛，不受基体碳含量的影响。因此该方法具有重要的工程应用价值。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中所述的打磨清洗具体为用砂纸打磨去掉表面氧化皮，然后在酒精或丙酮中超声清洗5min～10min。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二之一不同的是：步骤一中所述的预备热处理为淬火、深冷和回火中的一种或其中几种的组合。其它与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：所述的淬火中冷却方式为水淬、油淬、气淬或空冷。其它与具体实施方式一至三相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：所述的深冷中所采用的介质为液氮与酒精的混合溶液，深冷温度为-70℃～-80℃。其它与具体实施方式一至四相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：步骤二中所述的渗氮处理为气体渗氮、真空渗氮或等离子体渗氮，当利用等离子体渗氮处理时电压为500V～750V，气压为200Pa～350Pa；步骤二中所述的氮碳共渗处理为气体氮碳共渗、真空氮碳共渗或等离子体氮碳共渗，当利用等离子体氮碳共渗处理时电压为500V～750V，气压为200Pa～350Pa。其它与具体实施方式一至五相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：步骤二中渗氮处理时所采用的气氛为含氮气体；所述的含氮气体为NH3或H2与N2的混合气体；步骤二中氮碳共渗处理时所采用的气氛为含碳气体及含氮气体的混合气氛；所述的含氮气体为NH3或H2与N2的混合气体；所述的含碳气体为甲烷、乙炔、丙烷、一氧化碳、二氧化碳、气态的丙酮、酒精或苯类。其它与具体实施方式一至六相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是：步骤二中在温度为400℃～950℃的条件下，将预处理后的合金钢进行渗氮处理或氮碳共渗处理1h～70h。其它与具体实施方式一至七相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是：步骤三所述的稀释气体为氩气和氢气中的一种或两种混合；步骤三所述的含碳气氛为甲烷、乙炔、丙烷、一氧化碳、二氧化碳、气态的丙酮、酒精或苯类；步骤三中所述的含氮气体为氮气或氨气。其它与具体实施方式一至八相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同的是：步骤三中在温度为250℃～550℃、电压为600V～750V及气压为200Pa～350Pa的条件下，将渗氮或氮碳共渗处理后的合金钢进行等离子体渗碳或等离子体碳氮共渗处理1h～70h。其它与具体实施方式一至九相同。
采用以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例一：
一种基于等离子体复合热扩渗制备减摩自润滑复合层的方法，它是按照以下步骤进行的：
一、将低碳合金钢M50NiL在温度为1150℃的条件下，保温1h，并在油中淬火至室温，然后打磨清洗，得到预处理后的合金钢；
二、在温度为520℃、电压为650V及气压为250Pa的条件下，将预处理后的合金钢进行等离子体渗氮处理8h，在合金钢表层产生含有γ′-Fe4N与ε-Fe2～3N渗氮层，得到渗氮处理后的合金钢；
三、在温度为450℃、电压为650V及气压为250Pa的条件下，将渗氮处理后的合金钢进行等离子体渗碳处理4h，在表面和内部诱导产生类金刚石结构，得到减摩自润滑复合层；
等离子体渗碳时所采用的气氛为气态的丙酮、氢气及氩气的混合气体，其中气态的丙酮与氢气与氩气的通入量比3:28:2；
步骤一中所述的打磨清洗具体为用砂纸打磨去掉表面氧化皮，然后在丙酮中超声清洗10min；
步骤二中所述的渗氮处理时所采用的气氛为氮气与氢气的混合气体，其中氮气的通入量与氢气的通入量比1:9。
图1为实施例一制备的减摩自润滑复合层的表面拉曼光谱图；由图可知，表面除了形成典型非晶碳结构的特征峰D峰(1347cm-1)和G峰(1600cm-1)以外还观察到在1223cm-1和1521cm-1出现了两个小峰，这两个小峰是N原子掺杂引起，表明实施例一成功制备了具有N掺杂的非晶碳层。
图2为实施例一低碳合金钢M50NiL经不同工艺处理后的表面掠入射GIXRD谱图，○为α'，▲为ε-Fe2～3(C,N)，●为γ′-Fe4N，□为Fe5C2，◇为金刚石，1为实施例一减摩自润滑复合层，2为实施例一步骤二中渗氮层；入射角均为2°，由图可知，渗氮层中的氮化物在渗碳后转化为碳化物Fe5C2，碳化物诱导产生DLC结构。
图3为实施例一制备的减摩自润滑复合层表面某一区域的高分辨HRTEM相以及该区域的FFT变换图，a为HRTEM相，b为FFT变换；由图可知，减摩自润滑复合层表面某些区域为非晶结构。
图4为实施例一制备的减摩自润滑复合层表面另一区域的高分辨HRTEM相以及该区域的FFT变换图，a为HRTEM相，b为Fe4N的FFT变换，c为Fe5C2的FFT变换；由图可知，非晶区域中掺杂了一些纳米颗粒，这些颗粒为未发生转变的氮化物Fe4N和渗碳过程中新产生的碳化物Fe5C2，这些碳化物可以诱导周围类金刚石结构的产生。
图5为实施例一中低碳合金钢M50NiL经不同工艺处理后的横截面，(a)为实施例一步骤二中渗氮层横截面，(b)为(a)中表面附近的局部放大，(c)为实施例一减摩自润滑复合层的截面形貌，(d)为(c)中表面附近的局部放大；从图中可以看到渗碳后表面附近出现了厚度约1μm的膜层结构，复合层内部与渗氮层相比组织未发生明显变化，复合层总厚度可达145μm。
图6为实施例一中低碳合金钢M50NiL经不同工艺处理后的的表面形貌图，(a)为实施例一步骤二中渗氮层表面形貌，(b)为实施例一减摩自润滑复合层的表面形貌。由图可知，复合处理后原来渗氮层表面粗大的氮化物会被纳米颗粒掺杂的膜状结构代替，表面更加的平滑粗糙度降低，经原子力扫描探针显微镜测试得出表面粗糙度从27nm下降至10nm以内。
图7为实施例一中低碳合金钢M50NiL经不同工艺处理后的渗层显微硬度分布图，a为实施例一步骤二中渗氮层的硬度分布，b为实施例一减摩自润滑复合层的硬度分布。可以看到复合层处理后表面硬度可以达到1250HV，原来渗氮层内部和心部硬度未发生明显变化。
其他结果：减摩自润滑复合层的纳米压痕硬度可以达到15GPa，磨损率3.6×10- 6mm3N-1m-1，摩擦系数为0.26。
实施例二：本实施例与实施例一不同的是：步骤一中将高碳合金钢M50在温度为1100℃的条件下，保温20min，空冷至室温，然后向酒精中不断加入液氮保证混合溶液的温度保持在-80℃～-70℃的条件下，深冷30min，最后打磨清洗，得到预处理后的合金钢，其他与实施例一相同。
图8为实施例二中高碳合金钢M50经不同工艺处理后的摩擦系数曲线图，a为原始高碳合金钢M50的摩擦系数，b为实施例二步骤二中渗氮层的摩擦系数，c为实施例二减摩自润滑复合层的摩擦系数；其中复合层的稳态摩擦系数下降至0.21，曲线趋势平滑没有初始阶段的波动。
图9为实施例二中高碳合金钢M50经不同工艺处理后的磨损率对比图，a为原始高碳合金钢M50的磨损率，b为实施例二步骤二中渗氮层的磨损率，c为实施例二减摩自润滑复合层的磨损率。复合层的磨损率相比未处理试样下降了一个数量级，可达到3.1×10-6mm3N- 1m-1，这表明复合处理后试样表面的耐磨性大幅度提高。
图10为实施例二中减摩自润滑复合层磨痕深度5μm的形貌图；图11为图10中不同位置的拉曼光谱图，曲线1、2及3为图10中点1、2及3对应的拉曼光谱曲线。从中可以看出磨痕中心中仍存在富碳结构，说明复合层中DLC结构并不仅存在于表面。
其他结果：渗碳后表面附近出现厚度约978nm的膜层结构，减摩自润滑复合层厚度：200μm；表面显微硬度：1300HV，表面粗糙度：10.4nm。
实施例三：本实施例与实施例二不同的是：步骤二中氮气的通入量与氢气的通入量比值为1:3。其他与实施例二相同。
图12为实施例三中高碳合金钢M50经不同工艺处理后的纳米压痕实验的载荷-位移曲线图，a为实施例三减摩自润滑复合层，b为实施例三步骤二中渗氮层；从中可以看出复合层表面的纳米压痕硬度高于氮化层可以达到19.88GPa。
其他结果：渗碳后表面附近出现厚度约500～1500nm的膜层结构，减摩自润滑复合层厚度：150～200μm；表面显微硬度：1250～1350HV。

Claims (10)

1.一种基于等离子体复合热扩渗制备减摩自润滑复合层的方法，其特征在于它是按照以下步骤进行的：
一、将合金钢进行预备热处理，然后打磨清洗，得到预处理后的合金钢；
二、在温度为400℃～950℃的条件下，将预处理后的合金钢进行渗氮处理或氮碳共渗处理，在合金钢表层产生含有γ′-Fe4N与ε-Fe2～3N渗氮层或含有γ′-Fe4N与ε-Fe2～3(C,N)氮碳共渗层，得到渗氮或氮碳共渗处理后的合金钢；
三、在温度为250℃～550℃、电压为600V～750V及气压为200Pa～350Pa的条件下，将渗氮或氮碳共渗处理后的合金钢进行等离子体渗碳或等离子体碳氮共渗处理，在表面和内部诱导产生类金刚石结构，即完成基于等离子体复合热扩渗制备减摩自润滑复合层的方法；
等离子体渗碳时所采用的气氛为稀释气体及含碳气体的混合气氛，所述的含碳气体占混合气氛总体积的5％～50％；
等离子体碳氮共渗处理时所采用的气氛为稀释气体、含碳气体及含氮气体的混合气氛，所述的含氮气体与含碳气体的体积比小于1:3；所述的含碳气体占混合气氛总体积的5％～50％。
2.根据权利要求1所述的一种基于等离子体复合热扩渗制备减摩自润滑复合层的方法，其特征在于步骤一中所述的打磨清洗具体为用砂纸打磨去掉表面氧化皮，然后在酒精或丙酮中超声清洗5min～10min。
3.根据权利要求1所述的一种基于等离子体复合热扩渗制备减摩自润滑复合层的方法，其特征在于步骤一中所述的预备热处理为淬火、深冷和回火中的一种或其中几种的组合。
4.根据权利要求3所述的一种基于等离子体复合热扩渗制备减摩自润滑复合层的方法，其特征在于所述的淬火中冷却方式为水淬、油淬、气淬或空冷。
5.根据权利要求3所述的一种基于等离子体复合热扩渗制备减摩自润滑复合层的方法，其特征在于所述的深冷中所采用的介质为液氮与酒精的混合溶液，深冷温度为-70℃～-80℃。
6.根据权利要求1所述的一种基于等离子体复合热扩渗制备减摩自润滑复合层的方法，其特征在于步骤二中所述的渗氮处理为气体渗氮、真空渗氮或等离子体渗氮，当利用等离子体渗氮处理时电压为500V～750V，气压为200Pa～350Pa；步骤二中所述的氮碳共渗处理为气体氮碳共渗、真空氮碳共渗或等离子体氮碳共渗，当利用等离子体氮碳共渗处理时电压为500V～750V，气压为200Pa～350Pa。
7.根据权利要求1所述的一种基于等离子体复合热扩渗制备减摩自润滑复合层的方法，其特征在于步骤二中渗氮处理时所采用的气氛为含氮气体；所述的含氮气体为NH3或H2与N2的混合气体；步骤二中氮碳共渗处理时所采用的气氛为含碳气体及含氮气体的混合气氛；所述的含氮气体为NH3或H2与N2的混合气体；所述的含碳气体为甲烷、乙炔、丙烷、一氧化碳、二氧化碳、气态的丙酮、酒精或苯类。
8.根据权利要求1所述的一种基于等离子体复合热扩渗制备减摩自润滑复合层的方法，其特征在于步骤二中在温度为400℃～950℃的条件下，将预处理后的合金钢进行渗氮处理或氮碳共渗处理1h～70h。
9.根据权利要求1所述的一种基于等离子体复合热扩渗制备减摩自润滑复合层的方法，其特征在于步骤三所述的稀释气体为氩气和氢气中的一种或两种混合；步骤三所述的含碳气氛为甲烷、乙炔、丙烷、一氧化碳、二氧化碳、气态的丙酮、酒精或苯类；步骤三中所述的含氮气体为氮气或氨气。
10.根据权利要求1所述的一种基于等离子体复合热扩渗制备减摩自润滑复合层的方法，其特征在于步骤三中在温度为250℃～550℃、电压为600V～750V及气压为200Pa～350Pa的条件下，将渗氮或氮碳共渗处理后的合金钢进行等离子体渗碳或等离子体碳氮共渗处理1h～70h。
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