不同电源等电位离子钨钼共渗的研究

不同电源等4-# 罡等 49 不同电源等电位离子钨钼共渗的研究 申 罡，高 原，王成磊，卜根涛 (桂林电子科技大学信息材料科学与工程系，桂林541004) 摘要 利用脉冲单电源和直流单电源，分别在过对不同电源钨钼共渗 试样的渗层组织、渗层成分分布、晶体结构、渗层硬度分布的检测和比较，分析了2种电源对等离子钨钼共渗的影响。 结果表明，利用单一电源均可在相同工艺下，采用脉冲电源所得到的试样渗层 厚度较采用直流电源的渗层厚度增加了 ；脉冲电源试样表面W、量分数，下同)分别约为84 和 98 ，直流电源试样表面W、 和89 ，可见2种电源渗层表面含W、种电源 渗层相结构均为Fe 钼共渗后渗层硬度提高不明显。 关键词 脉冲直流双辉表面改性钨钼共渗 U 41004) 235 is tO X；of he of on he on he on 235 X；of 81 in o 4 8 o 2 9 t be o of 6 o tO of X；， 引言 双层辉光(简称双辉)等离子渗金属技术_1 是利用2套 电源分别控制源极和阴极电压，2个电源对于在真空室内的 绝缘性能要求、设备内的工件和源极分别独立的摆放位置以 及双电源的成本核算均成为在实际推广过程中重要的影响 因素 。 本实验利用阴极溅射与空心阴极效应，使用单一的脉冲 和直流电源(如图1所示)，拟解决上述双辉技术在推广应用 方面的问题，并且分别对果表 明，采用单电源不仅可以实现材料的表面合金化，而且其渗 入结果可以达到双辉渗金属的效果。本实验研究了在阴极 电压、工作气压、工作气氛和工作时间相同的情况下，2种单 电源对离子钨钼共渗的渗层组织、渗层成分分布、晶体结构、 渗层硬度的影响。 1 实验 试样为600面经打 磨抛光处理。提供合金元素的源极是经轧制的钨钼粉末冶 金板，其中 (w)：n(1：1，尺寸为10008入的保护气体为氩气，工作气压为30极电压 和阴极电压相同，均为950V，脉冲电流为6A，峰值电流为 1220A，占空比为04075，直流电流为6A，极间距为 30样温度为10001150，保温时间为8h。 采用；采用用上海长方光学显 *信息材料广西重点实验室主任研究课题(桂科能071090806一Z)；国家自然科学基金(50764002)；2009年广西研究生科研创新 项目(2申罡：男，1985年生，硕士研究生，主要从事材料表面改性研究 原：通讯作者，教授，从 事金属材料表面改性研究 26 50 材料导报：研究篇 2010年3月(下)第24卷第3期 微镜观测渗层的显微组织；采用日本电镜对渗层进行形貌观测和成分分析；采用度检测仪测试表层及截面硬度；采用德国线衍射仪分析渗层的相结构。 工 体 图1 单电源钨钼共渗的原理图 of 结果与分析 21 钨钼共渗层的金相组织 图2和图3为分别使用脉冲电源和直流电源进行钨钼 共渗后的金相组织照片。 图2脉冲电源渗层的金相组织 of 3直流电源渗层的金相组织 of C 图2和图3中可以看出，在基体与渗层之间存在明显 的反应扩散分界线 ，脉冲电源和直流电源的有效渗层厚度 分别为110t,m。脉冲电源的渗层厚度比直流电源的 渗层厚度约增加了181 ，原因是脉冲电源存在占空比这个 控制因素，它反映了电流加载于负载上的频率。为了保证相 同的保温温度，脉冲电源所需要的电压更高，而随着电压的 增大，空心阴极作用和阴极溅射效应加强，W、高，其供给量越多，渗层越厚 22合金元素含量及其分布 脉冲电源和直流电源得到的渗层表面4 和82 ， 和89 ，渗层表面 w当量均超过20，最高达到26 。 图4为采用脉冲电源和直流电源得到的渗层中钨钼的 含量分布曲线。渗层中合金元素含量分布均由表及里逐步 降低，但脉冲电源的渗层分布较直流的渗层分布平缓，渗层 成分的梯度分布比较好。 0 20 40 60 80 120 0 20 40 60 80 1O0 层厚度pm 图4合金元素含量分布的曲线 of 3 5为脉冲电源与直流电源钨钼共渗表面相结构的分 析结果。由图5可见，6相的形式存在，而 因是因为一起分析。由o 相图可知，1000质量分数)，在室温时大约只有4(质量分数)。钨钼共渗 的过程是一个脱碳的过程，渗层在形成的过程中表面产生脱 碳层。，7区 完全封闭，。 160 120 昌80 40 0 30 40 50 20(。) 图5钨钼共渗渗层的 较二者的们的衍射峰相似，衍射峰对 8 4 0 8 4 O 美、卿姐艇 装删姐躲 不同电源等电位离子钨钼共渗的研究申 罡等 应的物相基本相同，但各峰的强度略有差别。 图6脉冲电源钨钼共渗渗层的显微硬度压痕图 4硬度检测结果 表1为2种电源渗层显微硬度分布值，基体的硬度为 ，而渗层表面硬度仅为，可见渗层硬度提 高不明显。 表 Mo 结论 (1)采用直流单电源或脉冲单电源分别进行等离子表面 钨钼共渗，均可在层与基 体呈冶金结合，无剥落现象，其组织为明显的柱状晶。 (2)在其它工艺相同的情况下，脉冲单电源的渗层厚度 较直流单电源的渗层厚度增加了181 ，两电源渗层表面含 W、(3)脉冲单电源与直流单电源的渗层相结构均为 和(4)钨钼共渗后，基体硬度提高不明显。 参考文献 1 S 45220268985 2 原)，晋勇)，清)，et on of 辉离子渗金属特点)加工工艺)，2006(6)：56 3 晋勇)，燕萍)，建忠)，et 235 by 235钢双层辉光等离子M()_ J料热处理学报)，2006，27(1)：104 4 小平)，忠厚)，苏永安)，et 面冶金高速钢及其应用)J料科学与工艺)，1997，5(1)：16 5 晋勇)，向前)，Z,et on by 层辉光离子渗 JJ 炭工艺)， 2005，30(5)：673 (责任编辑何欣) P P P P P (上接第35页) 4 参考文献 1 永祥)，群保)，i& 江涛)，et 15 by 层晶粒生 6 长法制备织构化i O 压电陶瓷)JJ 川大学学报)，2005，42(2)：230 2 et 12