專利名稱：真空等離子滲硫方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種真空等離子滲硫方法，具體說來，本發(fā)明涉及一種在真空中以低于400℃的工作溫度對黑色金屬如鋼制成的零部件表面用硫等離子體進(jìn)行低溫真空等離子滲硫處理，以使工件表面形成主要含硫化亞鐵的減摩薄層的方法。
背景技術(shù)：
真空等離子滲硫工藝是在電解滲硫工藝的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。將原來的化學(xué)過程變?yōu)槲锢磉^程，使得過程更加可控，成本低廉。經(jīng)過多年的實踐表明，滲硫工藝仍為摩擦工件的重要表面處理工藝。因此，滲硫工藝得到越來越多的關(guān)注。
CN 85106823A中公開了一種上述類型的滲硫方法，其中將待處理工件置于真空反應(yīng)室中的陰極盤上，硫源置于設(shè)在真空反應(yīng)室中、由低壓電加熱的固體硫蒸發(fā)器中，固體硫在真空情況下經(jīng)加熱而氣化，氣態(tài)硫在陰、陽極之間所施加的高壓直流電場作用下發(fā)生電離并進(jìn)行輝光放電，在輝光放電下硫正離子轟擊位于陰極盤上的待處理金屬零件，使其表面形成硫化物層。
CN 1119219A(CN 94115348)中公開了一種在金屬表面形成硫化物層的方法，該方法所包括的部驟為化學(xué)清洗工件表面；施加直流或脈沖負(fù)高壓，進(jìn)行等離子輝光放電，轟擊工件，處理時間為20～60分鐘；隨后立即在防銹油中浸煮。
這些等離子滲硫工藝采用輝光加熱的方式。鑒于工件自身幾何形狀的差異而不可避免的會造成輝光的不均勻性，進(jìn)而造成工件局部的溫差的存在。相對較長的利用輝光加熱的過程將使得該效應(yīng)累積，可造成幾十?dāng)z氏度的溫差，同時影響表面處理的質(zhì)量。
CN 2279365Y(ZL 97204602.X)中記載了一種大型工業(yè)化合成等離子滲硫裝置，該裝置設(shè)有次級真空室和磁場，所述次級真空室可保證真空度穩(wěn)定，還能用來反充還原性保護(hù)氣體；所設(shè)磁場可使離子流切割磁力線。CN2451602Y(ZL 00253047.3)中公開了一種用于滲硫工藝的高頻放電控制活性硫離子發(fā)生器。結(jié)合使用上述滲硫裝置和活性硫離子發(fā)生器，雖能在真空等離子態(tài)下使工件表面生成厚度為100nm～10μm的具有納米結(jié)構(gòu)的梯度材料，但仍發(fā)現(xiàn)滲硫?qū)硬痪鶆颉⒉痪|(zhì)。
因此，現(xiàn)有的滲硫工藝仍有待進(jìn)一步改進(jìn)，這對于精密工件來說尤為重要。

發(fā)明內(nèi)容
所要解決的技術(shù)問題因此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服上述現(xiàn)有技術(shù)中所存在的滲層不均質(zhì)、滲層厚度不均勻、不能滿足對精密工件表面進(jìn)行滲硫處理要求等缺陷，提供一種改進(jìn)的真空等離子滲硫方法。
技術(shù)方案上述所要解決的技術(shù)問題，經(jīng)用本發(fā)明提供的真空等離子滲硫方法得以實現(xiàn)。該真空等離子滲硫方法包括工件表面清洗、裝入真空室、抽真空、加熱硫源使之升華、在高壓電場中使氣態(tài)硫離子化并滲硫、充保護(hù)氣體冷卻、出爐，其中工件清洗后置于壓升率可達(dá)10-3Pa/h、極限真空可約達(dá)0.1Pa的真空室中，抽真空至20～100Pa；將置于陰極板上的工件在35～120℃下加熱20～40min并保持真空度0.1～1Pa，以使工件表面上的吸附物脫附，并使表面活化；保持上述溫度，在800～1000V直流電場中，使經(jīng)加熱升華的氣態(tài)硫電離成硫正離子并形成硫等離子體；直接用硫等離子體滲硫，歷時1～30min；最后向真空室中充入惰性氣體或還原性氣體，使工件冷卻；工件冷卻后，從爐中取出工件。
為了進(jìn)一步提高工件的減摩、潤滑性能，本發(fā)明方法還優(yōu)選包括滲硫后鍍覆納米級二硫化鉬的步驟。
有益效果該方法的工藝條件更溫和，可降低能耗，縮短處理時間，提高生產(chǎn)效率，還可提高表面處理的均勻性和質(zhì)量，大大降低電擊傷所致的廢品率，特別有利于處理精密工件。對各種類型的軸承，也起到了大幅度提高壽命的效果。且外觀質(zhì)量很好。
具體實施例方式
實施例1本實施例中以18Cr2NiWA，w18Cr4V材料制造的油泵油嘴柱塞偶件作為工件進(jìn)行滲硫處理。工件清洗后置于壓升率可達(dá)10-3Pa/h、極限真空可約達(dá)0.1Pa的真空室中，抽真空至20Pa左右；將置于陰極板上的工件在35℃下加熱約20min并保持真空度約0.1Pa，以使工件表面上的吸附物脫附，并使表面活化；保持上述溫度，在約800V直流電場中，使經(jīng)加熱升華的氣態(tài)硫電離成硫正離子并形成硫等離子體；直接用硫等離子體滲硫約1min；最后向真空室中充入氮氣體，冷卻工件，取出工件。
處理后，工件表面形成約10～100nm的硫化亞鐵層。工件表面均勻性非常好，外觀令人滿意。按照中國國家標(biāo)準(zhǔn)(GB 5772-86)進(jìn)行了耐久試驗，在完全保證性能指標(biāo)的前提下，已達(dá)到3000小時壽命，遠(yuǎn)高于750小時的中國國家標(biāo)準(zhǔn)。目前試驗還在進(jìn)行。
權(quán)利要求
1.真空等離子滲硫方法，其中包括工件表面清洗、裝入真空室、抽真空、加熱硫源使之升華、在高壓電場中使氣態(tài)硫離子化并滲硫、充保護(hù)氣體冷卻、出爐，其特征在于，工件清洗后置于壓升率可達(dá)10-3Pa/h、極限真空可約達(dá)0.1Pa的真空室中，抽真空至20～100Pa；將置于陰極板上的工件在35～120℃下加熱20～40min并保持真空度0.1～1Pa，以使工件表面上的吸附物脫附，并使表面活化；保持上述溫度，在800～1000V直流電場中，使經(jīng)加熱升華的氣態(tài)硫電離成硫正離子并形成硫等離子體；直接用硫等離子體滲硫，歷時1～30min；最后向真空室中充入惰性氣體或還原性氣體，使工件冷卻；工件冷卻后，從爐中取出工件。
2.權(quán)利要求1所述的滲硫方法，其特征在于，該方法還包括滲硫后涂覆納米級二硫化鉬的步驟。
全文摘要
本發(fā)明真空等離子滲硫方法包括工件表面清洗、裝入真空室、抽真空、加熱硫源使之升華、在高壓電場中使氣態(tài)硫離子化并滲硫、充保護(hù)氣體冷卻、出爐，其中工件清洗后置于壓升率可達(dá)10
文檔編號C23C8/36GK1434148SQ02100729
公開日2003年8月6日 申請日期2002年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月21日
發(fā)明者王旭, 黃燦連 申請人:北京金東方科技發(fā)展有限公司