专利名称：真空等离子渗硫方法
技术领域：
本发明涉及一种真空等离子渗硫方法，具体说来，本发明涉及一种在真空中以低于400℃的工作温度对黑色金属如钢制成的零部件表面用硫等离子体进行低温真空等离子渗硫处理，以使工件表面形成主要含硫化亚铁的减摩薄层的方法。
背景技术：
真空等离子渗硫工艺是在电解渗硫工艺的基础上发展起来的。将原来的化学过程变为物理过程，使得过程更加可控，成本低廉。经过多年的实践表明，渗硫工艺仍为摩擦工件的重要表面处理工艺。因此，渗硫工艺得到越来越多的关注。
CN 85106823A中公开了一种上述类型的渗硫方法，其中将待处理工件置于真空反应室中的阴极盘上，硫源置于设在真空反应室中、由低压电加热的固体硫蒸发器中，固体硫在真空情况下经加热而气化，气态硫在阴、阳极之间所施加的高压直流电场作用下发生电离并进行辉光放电，在辉光放电下硫正离子轰击位于阴极盘上的待处理金属零件，使其表面形成硫化物层。
CN 1119219A(CN 94115348)中公开了一种在金属表面形成硫化物层的方法，该方法所包括的部骤为化学清洗工件表面；施加直流或脉冲负高压，进行等离子辉光放电，轰击工件，处理时间为20～60分钟；随后立即在防锈油中浸煮。
这些等离子渗硫工艺采用辉光加热的方式。鉴于工件自身几何形状的差异而不可避免的会造成辉光的不均匀性，进而造成工件局部的温差的存在。相对较长的利用辉光加热的过程将使得该效应累积，可造成几十摄氏度的温差，同时影响表面处理的质量。
CN 2279365Y(ZL 97204602.X)中记载了一种大型工业化合成等离子渗硫装置，该装置设有次级真空室和磁场，所述次级真空室可保证真空度稳定，还能用来反充还原性保护气体；所设磁场可使离子流切割磁力线。CN2451602Y(ZL 00253047.3)中公开了一种用于渗硫工艺的高频放电控制活性硫离子发生器。结合使用上述渗硫装置和活性硫离子发生器，虽能在真空等离子态下使工件表面生成厚度为100nm～10μm的具有纳米结构的梯度材料，但仍发现渗硫层不均匀、不均质。
因此，现有的渗硫工艺仍有待进一步改进，这对于精密工件来说尤为重要。
发明内容
所要解决的技术问题因此，本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术中所存在的渗层不均质、渗层厚度不均匀、不能满足对精密工件表面进行渗硫处理要求等缺陷，提供一种改进的真空等离子渗硫方法。
技术方案上述所要解决的技术问题，经用本发明提供的真空等离子渗硫方法得以实现。该真空等离子渗硫方法包括工件表面清洗、装入真空室、抽真空、加热硫源使之升华、在高压电场中使气态硫离子化并渗硫、充保护气体冷却、出炉，其中工件清洗后置于压升率可达10-3Pa/h、极限真空可约达0.1Pa的真空室中，抽真空至20～100Pa；将置于阴极板上的工件在35～120℃下加热20～40min并保持真空度0.1～1Pa，以使工件表面上的吸附物脱附，并使表面活化；保持上述温度，在800～1000V直流电场中，使经加热升华的气态硫电离成硫正离子并形成硫等离子体；直接用硫等离子体渗硫，历时1～30min；最后向真空室中充入惰性气体或还原性气体，使工件冷却；工件冷却后，从炉中取出工件。
为了进一步提高工件的减摩、润滑性能，本发明方法还优选包括渗硫后镀覆纳米级二硫化钼的步骤。
有益效果该方法的工艺条件更温和，可降低能耗，缩短处理时间，提高生产效率，还可提高表面处理的均匀性和质量，大大降低电击伤所致的废品率，特别有利于处理精密工件。对各种类型的轴承，也起到了大幅度提高寿命的效果。且外观质量很好。
具体实施例方式
实施例1本实施例中以18Cr2NiWA，w18Cr4V材料制造的油泵油嘴柱塞偶件作为工件进行渗硫处理。工件清洗后置于压升率可达10-3Pa/h、极限真空可约达0.1Pa的真空室中，抽真空至20Pa左右；将置于阴极板上的工件在35℃下加热约20min并保持真空度约0.1Pa，以使工件表面上的吸附物脱附，并使表面活化；保持上述温度，在约800V直流电场中，使经加热升华的气态硫电离成硫正离子并形成硫等离子体；直接用硫等离子体渗硫约1min；最后向真空室中充入氮气体，冷却工件，取出工件。
处理后，工件表面形成约10～100nm的硫化亚铁层。工件表面均匀性非常好，外观令人满意。按照中国国家标准(GB 5772-86)进行了耐久试验，在完全保证性能指标的前提下，已达到3000小时寿命，远高于750小时的中国国家标准。目前试验还在进行。
权利要求
1.真空等离子渗硫方法，其中包括工件表面清洗、装入真空室、抽真空、加热硫源使之升华、在高压电场中使气态硫离子化并渗硫、充保护气体冷却、出炉，其特征在于，工件清洗后置于压升率可达10-3Pa/h、极限真空可约达0.1Pa的真空室中，抽真空至20～100Pa；将置于阴极板上的工件在35～120℃下加热20～40min并保持真空度0.1～1Pa，以使工件表面上的吸附物脱附，并使表面活化；保持上述温度，在800～1000V直流电场中，使经加热升华的气态硫电离成硫正离子并形成硫等离子体；直接用硫等离子体渗硫，历时1～30min；最后向真空室中充入惰性气体或还原性气体，使工件冷却；工件冷却后，从炉中取出工件。
2.权利要求1所述的渗硫方法，其特征在于，该方法还包括渗硫后涂覆纳米级二硫化钼的步骤。
全文摘要
本发明真空等离子渗硫方法包括工件表面清洗、装入真空室、抽真空、加热硫源使之升华、在高压电场中使气态硫离子化并渗硫、充保护气体冷却、出炉，其中工件清洗后置于压升率可达10
文档编号C23C8/36GK1434148SQ02100729
公开日2003年8月6日 申请日期2002年1月21日 优先权日2002年1月21日
发明者王旭, 黄灿连 申请人:北京金东方科技发展有限公司