[发明专利]一种提高轴承钢耐腐蚀性的复合表面处理方法

说明书

本发明涉及一种提高轴承钢耐腐蚀性的复合表面处理方法，其特征在于包括以下步骤：a、激光重熔：对轴承钢基体表面进行激光重熔；b、Cr离子注入：对激光重熔后的基体表面进行Cr离子注入；c、Cr层制备：再在基体表面制备Cr层。该种方法先进行激光重熔和Cr离子注入再制备Cr层，提高了Cr层与基体的结合力从而提高了轴承钢的耐腐蚀能力。

技术领域

本发明涉及钢材的表面处理领域，尤其涉及一种提高轴承钢耐腐蚀性的复合表面处理方法。

背景技术

主轴轴承是航空发动机最关键的零部件之一，在高转速、高负荷、高温、高DN值等严苛条件下工作，其寿命和可靠性直接影响着发动机的寿命和可靠性，一旦发生故障，将会对高速运转的发动机和正在高空飞行的飞机带来灾难性的后果。我国航空发动机主轴轴承制造技术起步较晚，虽已取得较大进展，但与欧美等航空轴承强国相比，仍存在较大差距。发动机室外使用统计也证实，大部分轴承故障模式的产生机理与轴承材料有关，未来先进航空发动机主轴轴承的工作环境更加恶劣，它要求轴承材料兼具更高的耐温性能、表面硬度、耐磨性能、芯部良好的冲击韧性、断裂韧性和优异的耐腐蚀性能。

表面涂层技术是一种用来提高轴承表面耐腐蚀性能的常用技术，其中硬质铬涂层是改善碳钢和许多合金材料摩擦和腐蚀性能的常用手段，广泛用于各种不同的机械构件和刀具。采用物理气相沉积或电镀法制备的铬涂层中存在较多的显微组织缺陷，涂层致密性和膜基结合力也有待进一步提高。因此需要一种能改善铬涂层质量提高轴承钢耐腐蚀性的复合表面处理方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状提供一种能改善铬涂层质量提高轴承钢耐腐蚀性的复合表面处理方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该种提高轴承钢耐腐蚀性的复合表面处理方法，其特征在于包括以下步骤：

a、激光重熔：对轴承钢基体表面进行激光重熔；

b、Cr离子注入：对激光重熔后的基体表面进行Cr离子注入；

c、Cr层制备：再在基体表面制备Cr层。

为了去除氧化膜和提高Cr层与基体的结合力，在进行步骤b之前用Cr离子束对所述基体进行表面清洗。

优选的，所述步骤a激光重熔的工艺参数为：激光输出功率250-500W，扫描速度100-250m/s，扫描间隔0.02-0.2mm，输入能量15-40J。进一步优选的，所述步骤a激光重熔的工艺参数为：激光输出功率300-450W，扫描速度150-200m/s，扫描间隔0.06-0.1mm，输入能量20-40J。

优选的，所述步骤b的Cr离子注入的工艺参数为：电压为6-10KV，束流为2-6mA，注入剂量为0.5-2x10¹⁷ions/cm²。进一步优选的，所述步骤b的Cr离子注入的工艺参数为：电压为7-9KV，束流为3-5mA，注入剂量为0.9-1.5x10¹⁷ions/cm²。

优选的，所述步骤c的Cr层厚度为0.5-3μm。进一步优选的，所述Cr层厚度为0.5-1.5μm。

所述步骤c的Cr层制备采用磁控溅射、多弧离子镀、热喷涂、化学气相沉积、电镀或磁过滤阴极真空电弧沉积技术(FCVA)以及其他合适的制备方式中的任意一种。优选的，所述步骤c的Cr层制备采用磁过滤阴极真空电弧沉积技术(FCVA)。采用该种沉积技术，具有沉积速率高，成膜密度大，无气孔，附着力好等优点，同时，其特有的磁过滤效果，可过滤掉等离子体中的电中性和大尺寸颗粒，离子纯净，能够在基底上形成致密光滑且结合力强的优质薄膜；采用FCVA技术制备的Cr层于基体之间结合力更好，缺陷密度降低，从而具有更好的硬度、韧性、耐磨性和耐腐蚀性。