[发明专利]一种铌合金的氮化方法

摘要

本发明涉及一种铌合金零件的表面氮化方法，在高温下进行氮化，并通过氮源气体输入、升温、保温、降温等工艺，在零件表面生成一层NbN膜层；生成的NbN膜层具有高模量、高硬度，耐磨性良好，同时，NbN陶瓷膜层耐蚀性良好，耐酸、耐碱性能大幅提高。

主权项

一种铌合金零件的表面氮化方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：1)将铌合金零件和同材质、同热处理制度的随炉氮化试片置于高温离子氮化炉的阴极上，将氮化炉抽真空至30Pa以下后，开始升温，所述的铌合金材料包括纯铌、Nb‑50Ti、Nb3Sn、Nb‑10Hf‑1Ti‑0.7Zr(C‑103)、Nb‑30Hf‑9W(WC‑3009)、Nb‑15W‑4Ta‑28Hf‑2Zr‑0.1C(WC‑3015)、Nb‑1Zr‑0.1C(PWC‑11)、Nb‑28Ta‑10W‑1Zr(FS‑85)、Nb‑25Ti‑42Al‑3Cr‑4V、Nb‑25Ti‑38Al‑3Cr‑4V、Nb‑10W‑1Zr‑0.1C、Nb‑30W‑1Zr、Nb‑17W‑4Hf‑0.1C、Nb‑20Ta‑15W‑5Mo‑1.5Zr‑0.1C；2)升温过程中，氮化炉的升温速率为0.5～5℃/min，升温至350～600℃时保温1～2h；3)保温结束后，通入氮源气体，所述的氮源气体包括氨气、氮气、氮气和氩气的混合气或氮气和氢气的混合气中的一种，氮源气体裂解产生的活性氮原子向零件内部扩散、渗入；所述的氮源气体的配比如下表所示：4)继续以0.5～3℃/min的升温速率升温至700～950℃范围内进行保温、氮化，氮化时间为10小时，氮化工艺参数见下表所示：保温结束后，以30～150℃/h的冷却速度，炉冷至350～600℃；5)关闭电源，随炉冷至200℃以下打开炉门，取出炉氮化试片并检测试片的有效氮化层深度x10h；6)根据有效氮化层深度x10h计算后续补充氮化所需时间，所需补充氮化的时间为t＝[(x/x10h)2‑1]×10+4，其中x为想要取得的有效氮化层深度；7)将材料为铌合金零件与同材质、同热处理制度的随炉氮化试片继续置于离子氮化炉的阴极上，重复1)～4)步骤，根据该计算的氮化时间，继续补充氮化；8)关闭电源，随炉冷至200℃以下打开炉门，取出零件和试片，氮化完毕；9)对随炉试片的氮化层进行检测，当氮化层深度符合规定值时，零件合格，当氮化层深度未达到规定的氮化层深度时，按6)～8)步骤进行补充氮化，直至氮化层深度符合规定值。