[00111628]多元等离子体基离子注入混合及多层复合膜技术

主要研究内容：多元等离子体基离子注入混合及多层复合膜技术是在哈尔滨工业大学最新研制的新一代表面改性设备DLZ-01型等离子体表面改性装置上开发出来的最新表面改性技术，它综合了流行的多种利用等离子体方法进行表面改性的先进技术，将磁控溅射离子镀、多弧离子镀及全方位离子注入技术结合在一起，形成一种新型的等离子体基表面改性技术。该技术已获得国家发明专利。该装置可以根据表面工程技术的具体要求，在不破坏真空的情况下，单独或同时进行离子镀或离子混合注入，如磁控溅射离子镀、多弧离子镀、全方位离子注入、等离子体化学热处理、高压脉冲辉光放电处理等。利用此装置可获得具有低温(可以小于150℃)、尺寸精度高、结合力好的表面改性工艺，制取诸如单质金属膜如Ti、Cr、Ni、Pt等；化合物膜如TiN、TiC、CrN等；单一元素离子注入如N、C、B等，多种元素同时注入如Ti、N、C等；并可以制取类金刚石碳膜(DLC)膜、多层膜或梯度膜等。获得的表面改性层既具有普通离子镀的优点，也具有多束混合技术或离子注入等的优点。该技术可以对复杂结构零件、精密零件、传动件、各种滚动轴承、滑动接触件、工具、模具、量具等进行批量处理，获得满足表面工程技术要求的耐磨、耐蚀、减摩或梯度要求的表面改性层。适用于钢铁材料、铝合金、钛合金、高温合金、无磁合金及其它非金属材料的耐腐蚀性和耐磨性等。技术指标：真空室体积700×700×1000mm；极限真空度2.5×10<'-4>Pa；五个磁控溅射靶或配五个多弧离子镀靶。高压脉冲电源：电压2-100kV可调；脉冲宽度10-100微秒可调；脉冲重复频率41-140赫兹。应用效果：1、硬质合金切削刀具经等离子体淹没离子注入氮后加工HRC38-40的调质钢与同材料未处理刀具相比使用寿命提高3-5倍，出屑流畅，表面光洁度提高1-2级，可到Ra=1.6-0.8m。2、钢铣刀经等离子体淹没离子注入氮后加工淬火状态50CrV钢与同材料未处理刀具相比，出屑流畅，表面光洁度提高1级。3、微型轴承滚珠套圈经等离子体淹没离子注入氮后使用寿命提高2-3 倍，精度和表面粗糙度未发生变化。4、TC4合金经等离子体淹没离子注入氮后表面硬度达HK1150，耐磨性提高5倍。5、轴承钢经等离子体基离子注入混合Ti,N耐磨性提高5倍以上。6、轴承钢经等离子体基离子注入混合Ti,N+Ti,C+DLC，耐磨性提高几倍至几十倍。7、铝合金经等离子体基离子注入混合Ti,N+Ti,C+DLC，耐磨性提高5倍以上。8、高速钢M42制插齿刀，模数1.75mm，直径120mm，经多弧离子镀加。等离子体基离注入氮及类金刚石碳膜处理，加工硬度为HRC52的35Cr2NiMo齿轮环，使用性能比仅进行多弧离子镀TiN的提高5倍以上。