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渗镀一体化设备的研制及钢基体表面低压低温渗氮研究

渗镀一体化；高离化放电；低温低压

表面强化能够有效改善机械零件表面的摩擦磨损性能，在刀具、模具、轴承、运动零部件等领域发挥了重要作用。相比硬质涂层而言，基体材料的硬度往往较低，尤其是应用广泛的轴承钢、不锈钢、模具钢等，极易造成“薄冰效应”，结合力大大下降。因此，从基体强化、到过渡层设计、再到涂层的复合强化技术十分必要，然而不同的强化过程环境、工艺、技术均存在较大差异，较难进行一体化制备。对此，课题组基于高离化放电技术研制了渗镀一体化涂层设备，实现了低压高效渗氮、高能注入和无“液滴”快速沉积的耦合，并针对奥氏体不锈钢、模具钢和轴承钢开展了低温低压渗氮研究。通过高离化的放电技术和有效的离子能力控制，实现了低温低压环境下不同钢材表面的高效渗氮和渗层组织控制，在模具钢H13表面形成γ’相为主的扩散层组织，在奥氏体不锈钢316L表面形成以S相为主的白亮层强化层，以及GCr15在室温环境下的氮渗入。基体的强化有效减缓了硬质涂层的薄冰效应，对后续涂层沉积起到较大的改善作用。