[发明专利]一种挺柱及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属材料技术领域，尤其涉及一种挺柱及其制备方法。

背景技术

气门挺柱是汽车发动机配气机构的关键部件，在发动机运行过程中与凸轮轴直接接触。随着排气刹车的需求，为了使发动机可靠的工作，发动机的排气门弹簧力比不使用排气刹车的状态增加近一倍。此外随着功率的增加，挺柱承受的力也越来越大，导致挺柱易出现严重的磨损，从而影响发动机的可靠性。

目前普遍采用表面化学镀技术、表面离子渗氮以及焊接硬质合金等技术对材料的表面进行改性。但是采用传统的普通表面强化工艺如表面镀铬，厚度较薄，由于镀层与基体是两种金属，没有过渡层，采用传统的工艺往往造成镀层的结合力不高，很容易脱落且沉积薄膜速度低；而采用表层渗氮技术，由于装炉方式的不合理及气压调节不当等，渗氮处理期间温度不均匀、炉内气流不合理等，因此采用表面渗氮工艺得到的材料的硬度和渗层不均匀。另外由于合金元素在晶界偏聚及氮原子的扩散，在模具渗氮后表层易出现网状及波纹状、针状氮化物及厚的白色脆性层，上述组织缺陷将会导致模具韧性降低、脆性增加、耐冲击性能减弱、疲劳剥落、耐磨性降低，大大降低模具的使用寿命。

磁控溅射技术是一种新型的表面处理技术，其原理是：电子在电场的作用下加速飞向基片的过程中与氩原子发生碰撞，电离出大量的氩离子和电子，电子飞向基片，氩离子在电场作用下加速轰击靶材，溅射出大量的靶材原子，呈中性的靶原子或分子沉积在基片上成膜。磁控溅射技术具有成膜速率高、基片温度低、膜的粘附性好，可实现大规模镀膜，因此磁控溅射技术广泛应用于材料的表面改性上。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种挺柱及其制备方法，本申请制备的挺柱的表面设置有复合层，使挺柱具有较高的硬度、耐磨性与抗接触疲劳性能。

有鉴于此，本申请提供了一种挺柱的制备方法，包括以下步骤：

a）将挺柱基体置于磁控溅射设备中，抽真空后对所述挺柱基体进行预热；

b）将步骤a）得到的挺柱进行活化；

c）在氮气氛围下，采用TiC靶与SiC靶对步骤b）得到的挺柱进行溅射；

d）将步骤c）得到的挺柱进行退火处理。

优选的，步骤b）具体为：

在所述磁控溅射设备中通入氩气，磁控溅射设备中的真空室内压强为0.1Pa～10Pa，射频电流为100A～200A时，利用氩气等离子体对步骤a）得到的挺柱的表面进行轰击活化。

优选的，步骤c）中所述溅射的过程中，所述磁控溅射设备的工作压强为0.1Pa～10Pa，靶心距为60mm～100mm。

优选的，所述TiC靶的磁控溅射钯的功率为500W～1000W，SiC靶的磁控溅射靶的功率为300W～500W。

优选的，所述退火处理的温度为200℃～1200℃，所述退火处理的时间为1h～2h。

优选的，所述预热的温度为300℃～500℃。

优选的，步骤a）中抽真空后所述磁控溅射设备的真空度为2×10^-3Pa～5×10^-3Pa。

本申请提供了一种上述方案所制备的挺柱，所述挺柱的表面设置有TiSiCN复合层。

优选的，所述TiSiCN复合层中Si的含量为0.2wt%～10wt%，C的含量为0.2wt%～10wt%，Ti的含量为0.1wt%～5wt%，N的含量为0.5wt%～20wt%。

优选的，所述TiSiCN复合层的厚度为20μm～50μm。

本申请提供了一种挺柱的制备方法。在制备挺柱的过程中，本申请首先将挺柱基体置于磁控溅射设备中，将其进行预热，以有利于挺柱表面的活化；再将预热后的挺柱进行活化，为磁控溅射作准备；然后在氮气的氛围下将活化后的挺柱采用TiC靶与SiC靶对挺柱进行双靶溅射，从而得到TiSiCN复合层，最后将挺柱进行退火处理，使复合层与挺柱能够实现有效结合。