CN113718210B - 铁制品耐磨性的增强方法以及铁制品 - Google Patents
铁制品耐磨性的增强方法以及铁制品 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113718210B CN113718210B CN202110837567.4A CN202110837567A CN113718210B CN 113718210 B CN113718210 B CN 113718210B CN 202110837567 A CN202110837567 A CN 202110837567A CN 113718210 B CN113718210 B CN 113718210B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- voltage
- iron product
- alloy
- glow discharge
- main body
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 281
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 141
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 title claims abstract description 21
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 90
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 90
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 69
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 69
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims abstract description 34
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 claims abstract description 30
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 claims abstract description 30
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 42
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 39
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims description 19
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims description 13
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 claims description 10
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000010791 quenching Methods 0.000 claims description 5
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 claims description 5
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 5
- 238000005034 decoration Methods 0.000 claims description 4
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 claims description 4
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 88
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 32
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 16
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000013077 target material Substances 0.000 description 9
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 8
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 description 7
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 7
- 238000004506 ultrasonic cleaning Methods 0.000 description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 4
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 3
- 229910000805 Pig iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000010411 cooking Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 238000011534 incubation Methods 0.000 description 2
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 150000002505 iron Chemical class 0.000 description 1
- 229910052743 krypton Inorganic materials 0.000 description 1
- DNNSSWSSYDEUBZ-UHFFFAOYSA-N krypton atom Chemical compound [Kr] DNNSSWSSYDEUBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052754 neon Inorganic materials 0.000 description 1
- GKAOGPIIYCISHV-UHFFFAOYSA-N neon atom Chemical compound [Ne] GKAOGPIIYCISHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 1
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/34—Sputtering
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/34—Sputtering
- C23C14/3492—Variation of parameters during sputtering
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/54—Controlling or regulating the coating process
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
本发明涉及一种铁制品耐磨性的增强方法以及铁制品。该增强方法通过在稀有气体氛围下对铁制品主体和金属靶材分别施加第一电压和第二电压，并控制第一电压和第二电压的大小以及两者之间的差值，在稀有气体氛围内形成辉光放电。在辉光放电结束之后，升高铁制品主体和金属靶材的电压，使铁制品主体的电压升高至第三电压，使金属靶材的电压升高至第四电压，并控制第三电压和第四电压之间的差值。控制第三电压大于第一电压，第四电压大于第二电压。此时，能够形成合金沉积层和合金渗入层，通过合金渗入层和合金沉积层的配合能够有效增强铁制品的耐磨性。
Description
技术领域
本发明涉及铁制品加工技术领域，尤其是涉及一种铁制品耐磨性的增强方法以及铁制品。
背景技术
铁制品是生产和生活中使用较为广泛的一种金属制品，其具有来源广泛、制造成本较低等优点，同时在使用过程中能够保持较好的稳定性。作为铁制品的一种性能表现，耐磨性是消费者比较重视的一个方面。然而传统的铁制品往往耐磨性欠佳。
发明内容
基于此，有必要提供一种能够有效增强铁制品耐磨性的方法以及铁制品。
为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：
一种铁制品耐磨性的增强方法，包括如下步骤：
在稀有气体氛围下，对铁制品主体施加第一电压，对金属靶材施加第二电压，控制所述第一电压小于所述第二电压，在所述稀有气体氛围内形成辉光放电以对所述铁制品主体和所述金属靶材的表面进行清洗；
所述辉光放电结束后，对所述铁制品主体施加第三电压，对所述金属靶材施加第四电压，控制所述第三电压大于所述第一电压，控制所述第四电压大于所述第二电压，控制所述第三电压小于所述第四电压。
在其中一个实施例中，所述第一电压为500V～700V，所述第二电压与所述第一电压的差值为20V～40V；所述第三电压为700V～1000V，所述第四电压与所述第三电压的差值为20V～40V。
在其中一个实施例中，所述辉光放电结束后，控制所述稀有气体氛围的温度为800℃～1200℃，并保温5h～8h。
在其中一个实施例中，所述辉光放电结束前，控制所述稀有气体氛围的压力为30Pa～50Pa；和/或，
所述辉光放电结束后，控制所述稀有气体氛围的压力为20Pa～80Pa。
在其中一个实施例中，在所述稀有气体氛围内形成辉光放电以对所述铁制品主体和所述金属靶材的表面进行清洗包括如下步骤：
在所述第一电压和所述第二电压下使所述辉光放电产生电弧，保持所述第一电压和所述第二电压直至所述辉光放电产生的电弧淬灭；
升高第一电压和第二电压，使所述辉光放电再次产生电弧，并保持升高后的第一电压和升高后的第二电压直至所述辉光放电产生的电弧再次淬灭；
继续多次升高第一电压和第二电压，实现所述辉光放电多次交替产生电弧和电弧淬灭，直至所述辉光放电结束。
在其中一个实施例中，控制每次升高第一电压的升高值为40V～60V，控制每次升高第二电压的升高值为40V～60V。
在其中一个实施例中，控制所述铁制品主体与所述金属靶材之间的距离为15mm～100mm。
在其中一个实施例中，所述金属靶材为钼靶材、银靶材、铜靶材以及铬靶材中的至少一种。
一种铁制品，包括铁制品主体、合金渗入层以及合金沉积层；所述铁制品主体具有修饰面；所述合金渗入层自所述修饰面渗入所述铁制品主体的内部且所述合金渗入层的一个表面与所述修饰面平齐；所述合金沉积层位于所述修饰面的表面。
在其中一个实施例中，所述合金渗入层的厚度和所述合金沉积层的厚度之比为1:(1.5～3)；和/或，
所述合金渗入层和所述合金沉积层的厚度之和为10μm～25μm。
上述铁制品耐磨性的增强方法，通过在稀有气体氛围下对铁制品主体和金属靶材分别施加第一电压和第二电压，并控制第一电压和第二电压的大小以及两者之间的差值，在稀有气体氛围内形成辉光放电，此时稀有气体不断被电离，然后在电场的作用下轰击铁制品主体和金属靶材的表面，使铁制品主体和金属靶材表面的杂质能够得到有效的去除，同时可以使铁制品主体和金属靶材表面的温度逐步升高，激发铁制品主体和金属靶材表面的反应活性。在辉光放电结束之后，升高铁制品主体和金属靶材的电压，使铁制品主体的电压升高至第三电压，使金属靶材的电压升高至第四电压，并控制第三电压和第四电压之间的差值。此时，电离形成的稀有气体离子进一步对铁制品主体和金属靶材进行轰击，金属靶材在该轰击下溅射形成活性离子，活性离子在电场的作用下附着到铁制品主体的表面并渗入铁制品主体的内部与铁制品主体的原子结合形成合金渗入层。同时，在铁制品主体表面的活性离子与铁制品主体的原子结合形成合金沉积层沉积在铁制品主体的表面。通过合金渗入层和合金沉积层的配合能够有效增强铁制品的耐磨性。另外，在有效增强了铁制品耐磨性的基础上，通过合金渗入层和合金沉积层的配合，可以有效提高合金沉积层在铁制品主体表面的附着力，使合金沉积层不易脱落，可以延长铁制品的使用寿命。
上述铁制品包括铁制品主体、合金渗入层以及合金沉积层。铁制品主体具有修饰面。合金渗入层自修饰面渗入铁制品主体的内部且合金渗入层的一个表面与修饰面平齐。合金沉积层位于修饰面的表面。通过合金渗入层和合金沉积层的配合使该铁制品具有良好的耐磨性能，且合金沉积层不易脱落。
附图说明
图1为本发明一实施例中铁制品的结构示意图；
图2为本发明一实施例中铁锅的结构示意图；
图3为图2对应的铁锅加工时与钼靶材的位置关系示意图。
图中标记说明：
100、铁制品；101、铁制品主体；102、合金渗入层；103、合金沉积层；200、铁锅；201、铁锅主体；202、合金沉积层；300、钼靶材；400、固定座。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
请参阅图1，本发明一实施例提供了一种铁制品100。该铁制品100包括铁制品主体101、合金渗入层102以及合金沉积层103；铁制品主体101具有修饰面；合金渗入层102自修饰面渗入铁制品主体101的内部且合金渗入层102的一个表面与修饰面平齐；合金沉积层103位于修饰面的表面。在本实施例中，通过合金渗入层102和合金沉积层103的配合使该铁制品100具有良好的耐磨性能，且合金沉积层103不易脱落。
优选地，合金渗入层102的厚度和合金沉积层103的厚度之比为1:(1.5～3)。进一步地，合金渗入层102的厚度和合金沉积层103的厚度之比为1:(2～3)。可选地，合金渗入层102的厚度和合金沉积层103的厚度之比可以为1:1.8、1:2.3、1:2.5、1:2.8等。
进一步优选地，合金渗入层102和合金沉积层103的厚度之和为10μm～25μm。在一些具体的示例中，合金渗入层102和合金沉积层103的厚度之和可以是但不限定为10μm、11μm、12μm、13μm、14μm、15μm、16μm、17μm、18μm、19μm、20μm、21μm、22μm、23μm、24μm或25μm。
可以理解的是，在铁制品100的加工过程中，可以通过控制铁制品主体101与金属靶材的电压、保温温度以及保温时间等条件来控制合金渗入层102和合金沉积层103的厚度，以使铁制品100获得良好的硬度和耐磨性。
请参阅图2，本发明一实施例提供了一种铁锅200的结构示意图。该铁锅200为生活中常用的烹饪铁锅。该铁锅200包括铁锅主体201、合金渗入层(图中未示出)以及合金沉积层202；铁锅主体201具有修饰面；合金渗入层自修饰面渗入铁锅主体201的内部且合金渗入层的一个表面与修饰面平齐；合金沉积层202位于修饰面的表面。在本实施例中，通过合金渗入层和合金沉积层202的配合使该铁锅200具有良好的耐磨性能，且合金沉积层202不易脱落，能够有效延长铁锅200的使用寿命。
本发明还有一实施例提供了一种铁制品100耐磨性的增强方法。该增强方法包括如下步骤：
S101：在稀有气体氛围下，对铁制品主体101施加第一电压，对金属靶材施加第二电压，控制第一电压小于第二电压，在稀有气体氛围内形成辉光放电以对铁制品主体101和金属靶材的表面进行清洗。
S102：辉光放电结束后，对铁制品主体101施加第三电压，对金属靶材施加第四电压，控制第三电压大于第一电压，控制第四电压大于第二电压，控制第三电压小于第四电压。
本实施例中，通过在稀有气体氛围下对铁制品主体101和金属靶材分别施加第一电压和第二电压，并控制第一电压和第二电压的大小以及两者之间的差值，在稀有气体氛围内形成辉光放电，此时稀有气体不断被电离，然后在电场的作用下轰击铁制品主体101和金属靶材的表面，使铁制品主体101和金属靶材表面的杂质能够得到有效的去除，同时可以使铁制品主体101和金属靶材表面的温度逐步升高，激发铁制品主体101和金属靶材表面的反应活性。在辉光放电结束之后，升高铁制品主体101和金属靶材的电压，使铁制品主体101的电压升高至第三电压，使金属靶材的电压升高至第四电压，并控制第三电压和第四电压之间的差值。此时，电离形成的稀有气体离子进一步对铁制品主体101和金属靶材进行轰击，金属靶材在该轰击下溅射形成活性离子，活性离子在电场的作用下附着到铁制品主体101的表面并渗入铁制品主体101的内部与铁制品主体101的原子结合形成合金渗入层102。同时，在铁制品主体101表面的活性离子与铁制品主体101的原子结合形成合金沉积层103沉积在铁制品主体101的表面。通过合金渗入层102和合金沉积层103的配合能够有效增强铁制品100的耐磨性。另外，在有效增强了铁制品100耐磨性的基础上，通过合金渗入层102和合金沉积层103的配合，可以有效提高合金沉积层103在铁制品主体101表面的附着力，使合金沉积层103不易脱落，可以延长铁制品100的使用寿命。
进一步地，第一电压为500V～700V，第二电压与第一电压的差值为20V～40V；第三电压为700V～1000V，第四电压与第三电压的差值为20V～40V。
可以理解的是，稀有气体为氦气、氖气、氩气、氪气以及氙气中的至少一种。金属靶材为钼靶材、银靶材、铜靶材以及铬靶材中的至少一种；进一步地，金属靶材得到纯度大于或等于99.9％，优选地，金属靶材得到纯度大于或等于99.99％。具体地，金属靶材为板状、棒状或块状等形状。在实际加工过程中可以根据设备的加工条件选择合适形状、合适种类以及合适纯度的金属靶材。
还可以理解的是，铁制品100可以是但不限定于纯铁制品和生铁制品。进一步地，生铁制品可以是铁锅等生产生活中常用的铁器皿。需要说明的是，当铁制品为生活上常用的铁锅等铁制品时，金属靶材选择无毒的金属靶材，比如钼靶材和银靶材等。由于银靶材成本较高，优选为金属靶材为钼靶材。
在一个具体的示例中，辉光放电结束前，控制第一电压为550V～650V，控制第二电压与第一电压的差值为30V。辉光放电结束后，控制第三电压为700V～750V，控制第四电压与第三电压的差值为30V。可以理解的是，第一电压到第三电压采用逐步升高电压的方式，电压升高速率为5V/min～10V/min。第二电压到第四电压采用逐步升高电压的方式，电压升高速率为5V/min～10V/min。
在一个具体的示例中，辉光放电结束前，控制稀有气体氛围的压力为30Pa～50Pa。在此压力范围下更加有利于辉光放电的形成，提高辉光放电对铁制品主体101表面和金属靶材表面的清洗效果。可选地，辉光放电结束前，控制稀有气体氛围的压力为30Pa、35Pa、40Pa、45Pa或50Pa。进一步地，辉光放电的时间为15min～30min。此时能够获得较好的清洗效果，且不会对铁制品主体101表面和金属靶材表面造成不必要的损坏，同时可以将清洗时间控制在较短的范围内，提高加工效率。优选地，辉光放电的时间为18min～25min。比如，辉光放电的时间可以是但不限定为18min、19min、20min、21min、22min、23min、24min、28min、29min或30min。
需要说明的是，稀有气体氛围，表现为在能够形成辉光放电设备的反应腔内形成稀有气体氛围。比如，在双辉等离子渗金属炉的反应腔内形成稀有气体氛围。在形成稀有气体氛围时，首先将反应腔内的空气抽出，使反应腔内的气压降至3Pa以下，然后再将稀有气体充入反应腔内形成稀有气体氛围。
在一个优选的方案中，在稀有气体氛围内形成辉光放电以对铁制品主体101和金属靶材的表面进行清洗包括如下步骤：在第一电压和第二电压下使辉光放电产生电弧，保持第一电压和第二电压直至辉光放电产生的电弧淬灭。升高第一电压和第二电压，使辉光放电再次产生电弧，并保持升高后的第一电压和升高后的第二电压直至辉光放电产生的电弧再次淬灭。继续多次升高第一电压和第二电压，实现辉光放电多次交替产生电弧和电弧淬灭，直至辉光放电结束。此时，通过多次交替产生电弧和电弧淬灭，可以有效提高铁制品主体101表面和金属靶材表面的清洗效果，更加有利于合金渗入层102和合金沉积层103的形成，有效提高铁制品100的硬度、耐磨性能以及合金沉积层103的附着力。
进一步地，控制每次升高第一电压的升高值为40V～60V，控制每次升高第二电压的升高值为40V～60V。控制均匀升高第一电压和第二电压，这样可以使每次产生电弧和电弧淬灭更加充分，更加充分有效地对铁制品主体101表面和金属靶材表面进行清洗。可选地，控制每次升高第一电压的升高值为40V、45V、50V、55V或60V，同时控制每次升高第二电压的升高值为40V、45V、50V、55V或60V。
更进一步地，控制每次升高第一电压的升高值与每次升高第二电压的升高值相等。此时可以使第一电压和第二电压保持稳定的差值，有利于清洗效果的稳定进行。
在一个具体的示例中，辉光放电结束后，控制稀有气体氛围的压力为20Pa～80Pa。比如，控制稀有气体氛围的压力为20Pa、25Pa、30Pa、35Pa、40Pa、45Pa、50Pa、55Pa、60Pa、65Pa、70Pa、75Pa或80Pa等。
在另一个具体的示例中，辉光放电结束后，控制稀有气体氛围的温度为800℃～1200℃，并保温5h～8h。通过控制保温温度和保温时间，可以对合金渗入层102和合金沉积层103的厚度进行控制，加工出符合要求的合金渗入层102和合金沉积层103。优选地，控制稀有气体氛围的温度为1000℃～1200℃，并保温6h～8h。可选地，控制稀有气体氛围的温度为1000℃、1050℃、1100℃、1150℃或1200℃；保温时间可以是但不限定为5h、5.5h、6h、6.5h、7h、7.5h或8h等。
可以理解的是，保温之后还包括如下步骤：将铁制品主体101在稀有气体氛围下冷却。保温之后在稀有气体氛围下进行冷却，保持铁制品主体101表面的稳定性。还可以理解的是，保温之后将铁制品主体101随加工设备冷却。具体地，保温之后进行冷却，冷却至室温即可以得到耐磨性增强的铁制品100。
在一个具体的示例中，控制铁制品主体101与金属靶材之间的距离为15mm～100mm。保持铁制品主体101与金属靶材之间的合适距离，有利于使铁制品主体101与金属靶材之间的相互作用更加充分。可以理解的是，在铁制品主体101耐磨性的增强过程中，保持铁制品主体101与金属靶材之间没有相互接触。优选地，控制铁制品主体101与金属靶材之间的距离为15mm～50mm，进一步优选地，铁制品主体101与金属靶材之间的距离为15mm～35mm。作为铁制品主体101与金属靶材之间的距离的一些可选值，该距离可以是但不限定为15mm、20mm、25mm、30mm、35mm、40mm、45mm、50mm、55mm、60mm、65mm、70mm、75mm、80mm、85mm、90mm、95mm或100mm。
可以理解的是，当将金属靶材作为源极时，铁制品主体101与金属靶材之间的距离为极间距。还可以理解的是，可以通过悬吊的方式来保持铁制品主体101与金属靶材之间的距离。比如，将金属靶材进行悬吊来调整和保持铁制品主体101与金属靶材之间的距离。
在一个具体的示例中，请参阅图3，在铁制品主体101耐磨性的增强过程中，铁制品主体101为铁锅主体201，金属靶材为钼靶材300。此时可以通过固定座400将钼靶材300固定在铁锅主体201上方，使钼靶材300与铁锅主体201之间没有相互接触。优选地，将钼靶材300固定在铁锅主体201锅口的高度。
在一个具体的示例中，对铁制品主体101施加第一电压之前还包括如下步骤：对铁制品主体101在清洗液中进行超声清洗。通过超声清洗可以有效去除铁制品主体101表面的污染物，降低后续辉光放电清洗的难度和时间。进一步地，清洗液包括体积比为(3～6):1的乙醇和丙酮。更进一步地，清洗液包括体积比为4:1的乙醇和丙酮。更进一步地，清洗液由乙醇和丙酮混合而成，其中乙醇和丙酮的体积比为(3～6):1，优选为4:1。再进一步地，超声清洗的时间为15min～30min，比如，超声清洗的时间可以是但不限定为15min、18min、20min、25min、28min、30min。
可以理解的是，对铁制品主体101施加第一电压之前、对铁制品主体101在清洗液中进行超声清洗之后还包括如下步骤：对铁制品主体101进行烘干处理。通过烘干处理去除铁制品主体101表面的水分，为后续加工奠定更好的基础。
可以理解的是，对铁制品主体101在清洗液中进行超声清洗之前还包括如下步骤：对铁制品主体101进行抛光处理。通过抛光处理可以有效去除铁制品主体101表面的污染物，更有利于后续的清洗和加工。
以下为具体实施例。
实施例1
本实施例中的铁制品为铁锅，铁制品主体为铁锅主体，金属靶材为纯度为99.99％的钼靶材。在耐磨性增强过程中，将铁锅主体与钼靶材按照图3所示的位置关系进行放置，此时，钼靶材位于铁锅主体的锅口位置，钼靶材与锅底的距离为35mm。
本实施例中耐磨性增强方法的步骤为：
S201：对铁锅主体的锅底的内表面(即烹饪面)进行打磨、抛光处理。
S202：抛光处理之后对铁锅主体的锅底的内表面在清洗液中进行超声清洗，清洗液为体积比为4:1乙醇和丙酮的混合清洗液，超声清洗的时间为20min，超声清洗之后进行烘干处理。
S203：将烘干处理后的铁锅主体和钼靶材放入双辉等离子渗金属炉内，并分别连接到真空室内的两个阴极上，将渗金属炉的反应腔内的空气抽出，使反应腔内的气压降至3Pa以下，然后再将氩气充入反应腔内形成氩气氛围，使氩气氛围的压力为40Pa。
S204：在氩气氛围下，对铁锅主体施加第一电压，对钼靶材施加第二电压，控制第一电压小于第二电压，在氩气氛围内形成辉光放电以对铁制品主体和金属靶材的表面进行清洗，第一电压为500V，第二电压与第一电压的差值为30V。
S205：在第一电压和第二电压下使辉光放电产生电弧，保持第一电压和第二电压直至辉光放电产生的电弧淬灭。升高第一电压和第二电压，使辉光放电再次产生电弧，并保持升高后的第一电压和升高后的第二电压直至辉光放电产生的电弧再次淬灭。继续多次升高第一电压和第二电压，实现辉光放电多次交替产生电弧和电弧淬灭，直至辉光放电结束。控制每次升高第一电压的升高值和升高第二电压的升高值均为50V。辉光放电时间为20min。
S206：辉光放电结束后，控制氩气氛围的压力为50Pa，对铁锅主体施加第三电压，对钼靶材施加第四电压，控制第三电压大于第一电压，控制第四电压大于第二电压，控制第三电压小于第四电压，第三电压为750V，第四电压与第三电压的差值为30V。第一电压到第三电压的电压升高速率为5V/min，第二电压到第四电压的电压升高速率为5V/min。
S207：在S206的电压下，控制氩气氛围的温度为1000℃，并保温5.5h。
S208：保温之后将铁锅主体在氩气氛围下随加工设备冷却至室温，得到本实施例中的铁锅。
本实施例中得到的铁锅的合金沉积层厚度为15μm，合金渗入层的厚度为5μm。
实施例2
与实施例1相比，本实施例的不同之处在于：第一电压为650V，第二电压与第一电压的差值为30V，第三电压为1000V，第四电压与第三电压的差值为30V。S205中控制每次升高第一电压的升高值和升高第二电压的升高值均为40V。S207中保温的温度为1000℃，保温时间6h。本实施例中得到的铁锅的合金沉积层厚度为6μm，合金渗入层的厚度为3μm。
实施例3
与实施例1相比，本实施例的不同之处在于：第一电压为700V，第二电压与第一电压的差值为35V，第三电压为1000V，第四电压与第三电压的差值为35V。S205中控制每次升高第一电压的升高值和升高第二电压的升高值均为50V。S207中保温的温度为1100℃，保温时间5.5h。本实施例中得到的铁锅的合金沉积层厚度为10μm，合金渗入层的厚度为5μm。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准，说明书及附图可以用于解释权利要求的内容。
Claims (9)
1.一种铁制品耐磨性的增强方法，其特征在于，包括如下步骤：
在稀有气体氛围下，对铁制品主体施加第一电压，对金属靶材施加第二电压，控制所述第一电压小于所述第二电压，在所述稀有气体氛围内形成辉光放电以对所述铁制品主体和所述金属靶材的表面进行清洗；所述辉光放电的时间为15min～30min；
所述辉光放电结束后，对所述铁制品主体施加第三电压，对所述金属靶材施加第四电压，控制所述第三电压大于所述第一电压，控制所述第四电压大于所述第二电压，控制所述第三电压小于所述第四电压，以使所述铁制品主体的修饰面形成合金渗入层以及所述合金渗入层上形成合金沉积层；所述第一电压为500V~700V，所述第二电压与所述第一电压的差值为20V~40V；所述第三电压为700V~1000V，所述第四电压与所述第三电压的差值为20V~40V。
2.如权利要求1所述的铁制品耐磨性的增强方法，其特征在于，所述第一电压到所述第三电压采用逐步升高电压的方式，电压升高速率为5V/min～10V/min；和/或，所述第二电压到所述第四电压采用逐步升高电压的方式，电压升高速率为5V/min～10V/min。
3.如权利要求1所述的铁制品耐磨性的增强方法，其特征在于，所述辉光放电结束后，控制所述稀有气体氛围的温度为800℃~1200℃，并保温5h~8h。
4.如权利要求1所述的铁制品耐磨性的增强方法，其特征在于，所述辉光放电结束前，控制所述稀有气体氛围的压力为30Pa~50Pa；和/或，
所述辉光放电结束后，控制所述稀有气体氛围的压力为20Pa~80Pa。
5.如权利要求1所述的铁制品耐磨性的增强方法，其特征在于，在所述稀有气体氛围内形成辉光放电以对所述铁制品主体和所述金属靶材的表面进行清洗包括如下步骤：
在所述第一电压和所述第二电压下使所述辉光放电产生电弧，保持所述第一电压和所述第二电压直至所述辉光放电产生的电弧淬灭；
升高第一电压和第二电压，使所述辉光放电再次产生电弧，并保持升高后的第一电压和升高后的第二电压直至所述辉光放电产生的电弧再次淬灭；
继续多次升高第一电压和第二电压，实现所述辉光放电多次交替产生电弧和电弧淬灭，直至所述辉光放电结束。
6.如权利要求5所述的铁制品耐磨性的增强方法，其特征在于，控制每次升高第一电压的升高值为40V~60V，控制每次升高第二电压的升高值为40V~60V。
7.如权利要求1~6中任一项所述的铁制品耐磨性的增强方法，其特征在于，控制所述铁制品主体与所述金属靶材之间的距离为15mm~100mm。
8.如权利要求1~6中任一项所述的铁制品耐磨性的增强方法，其特征在于，所述金属靶材为钼靶材、银靶材、铜靶材以及铬靶材中的至少一种。
9.一种根据权利要求1-8任一项所述方法制备的铁制品，其特征在于：包括铁制品主体、合金渗入层以及合金沉积层；所述铁制品主体具有修饰面；所述合金渗入层自所述修饰面渗入所述铁制品主体的内部且所述合金渗入层的一个表面与所述修饰面平齐；所述合金沉积层位于所述修饰面的表面；所述合金渗入层的厚度和所述合金沉积层的厚度之比为1:（1.5~3）；所述合金渗入层和所述合金沉积层的厚度之和为10μm~25μm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110837567.4A CN113718210B (zh) | 2021-07-23 | 2021-07-23 | 铁制品耐磨性的增强方法以及铁制品 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110837567.4A CN113718210B (zh) | 2021-07-23 | 2021-07-23 | 铁制品耐磨性的增强方法以及铁制品 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113718210A CN113718210A (zh) | 2021-11-30 |
| CN113718210B true CN113718210B (zh) | 2024-02-27 |
Family
ID=78673848
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110837567.4A Active CN113718210B (zh) | 2021-07-23 | 2021-07-23 | 铁制品耐磨性的增强方法以及铁制品 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113718210B (zh) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1884604A (zh) * | 2005-06-25 | 2006-12-27 | 桂林电子工业学院 | 一种等离子表面冶金高铬高钼高碳钢及其制备方法 |
| CN103147063A (zh) * | 2013-02-21 | 2013-06-12 | 太原理工大学 | 一种TiNi合金表面制备金刚石涂层的方法 |
| CN105483610A (zh) * | 2015-11-27 | 2016-04-13 | 燕山大学 | 一种表面强化钛合金的渗铁方法 |
-
2021
- 2021-07-23 CN CN202110837567.4A patent/CN113718210B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1884604A (zh) * | 2005-06-25 | 2006-12-27 | 桂林电子工业学院 | 一种等离子表面冶金高铬高钼高碳钢及其制备方法 |
| CN103147063A (zh) * | 2013-02-21 | 2013-06-12 | 太原理工大学 | 一种TiNi合金表面制备金刚石涂层的方法 |
| CN105483610A (zh) * | 2015-11-27 | 2016-04-13 | 燕山大学 | 一种表面强化钛合金的渗铁方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113718210A (zh) | 2021-11-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103805996B (zh) | 一种金属材料表面先镀膜再渗氮的复合处理方法 | |
| CN109797363B (zh) | 一种弧光电子源辅助离子氮化工艺 | |
| CN101532122B (zh) | 一种生物医用NiTi合金表面制备类金刚石涂层的方法 | |
| US8691063B2 (en) | Methods and apparatus for forming diamond-like coatings | |
| Wang et al. | Microstructural characteristic, outward-inward growth behavior and formation mechanism of MAO ceramic coating on the surface of ADC12 Al alloy with micro-groove | |
| US20160186306A1 (en) | TiB2 LAYERS AND MANUFACTURE THEREOF | |
| CN105200381B (zh) | 阳极场辅磁控溅射镀膜装置 | |
| CN107937875A (zh) | 一种烧结钕铁硼磁体表面防护涂层的制备方法 | |
| CN109082647B (zh) | 铝合金表面dlc防护薄膜制备方法 | |
| CN113718210B (zh) | 铁制品耐磨性的增强方法以及铁制品 | |
| CN109306464B (zh) | 一种Ti/CrN复合结构的梯度陶瓷耐磨合金层及其制备方法 | |
| KR20130128733A (ko) | 이온주입 및 박막 증착 장치 및 이를 이용한 이온주입 및 박막 증착 방법 | |
| CN111560582A (zh) | 一种在合金刀具上制作超硬高熵合金氮化物涂层的方法 | |
| CN111378947B (zh) | 一种类金刚石薄膜的制备方法 | |
| CN204434722U (zh) | 一种等离子体增强制备精密涂层的电弧离子镀设备 | |
| CN112779533B (zh) | 一种在不锈钢表面制备金属基复合涂层的方法 | |
| JPH01129958A (ja) | 高密着窒化チタン膜形成方法 | |
| CN115627445B (zh) | 一种铝压铸模具抗黏附高熵硼化物复合涂层及其制备方法 | |
| CN112226768B (zh) | 一种微弧氧化CrAlN涂层的复合制备方法 | |
| CN105112862B (zh) | 在纯钆表面形成钆铜合金层的材料及制备方法 | |
| CN109023249B (zh) | 一种提高粉末冶金齿轮表面耐磨性能合金层及其制备方法 | |
| CN109023285B (zh) | 一种Ti(C、N)/Cr(C、N)复合梯度耐磨合金层及其制备方法 | |
| CN207276694U (zh) | 一种通过离子轰击进行表面处理的加热炉 | |
| CN106756827B (zh) | 一种首饰用硬质千足金的表面处理工艺 | |
| CN1390975A (zh) | 离子束增强弧辉渗镀涂层装置及工艺 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |