技术摘要：
本发明公开了一种特种钢表面处理方法，包括以下步骤：步骤a：用Cr离子束对特种钢基体进行表面清洗后注入Cr离子，在特种钢基体上沉积铬膜；步骤b：超声清洗：步骤c：真空处理：步骤d：注入氮离子：步骤e：注入钛离子：步骤f：依次循环步骤d、步骤e至少2次，使氮离子与钛 全部
背景技术：
随着技术的不断发展，轴承承受的载荷越来越大，未经过任何表面强化处理的特 种钢制精密轴承的使用寿命已经不能满足一些在重载高速条件下工作部件的使用要求，不 作表面强化处理的轴承的承载能力低，强度低，既而轴承的服役寿命短。 轴承钢的表面耐腐蚀性与未来理想的轴承钢还有一定的差距，还需要进一步提高 轴承钢的表面耐腐蚀性。在改善轴承钢耐蚀性的表面处理技术中，复合强化热处理和涂层 技术，由于仍存在工艺控制困难、内应力大等问题，限制了它们的推广应用。离子注入技术 目前广泛用于钢材的表面强化，但是该种方法对表面耐腐蚀性的提高依旧难以满足轴承钢 工况的苛刻要求，需要进一步提高轴承钢的表面耐腐蚀性能。
技术实现要素：
为了解决上述技术所存在的不足之处，本发明提供了一种特种钢表面处理方法。 为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：一种特种钢表面处理方法，包 括以下步骤： 步骤a：用Cr离子束对特种钢基体进行表面清洗后注入Cr离子，在特种钢基体上沉 积铬膜；为了去除表面氧化层和使得铬膜结合力更好，在沉积铬膜之前用Cr离子束对特种 钢基体进行表面清洗和Cr离子注入。 步骤b：超声清洗：将步骤a得到的特种钢放入纯度为99.9％以上的丙酮溶液中超 声清洗两次，每次超声清洗持续9min～14min； 步骤c：真空处理：将步骤b中清洗后的特种钢放到真空室试样台上，对真空室抽真 空至真空度为2.2×10-5Pa～3.2×10-5Pa后，使真空室试样台沿自身轴线匀速缓慢旋转，同 时用离子注入机对特种钢进行表面改性； 步骤d：注入氮离子：在步骤c中特种钢缓慢绕自身轴线匀速旋转的同时，用离子注 入机对特种钢进行氮离子注入处理； 步骤e：注入钛离子：金属离子金属源采用纯度为99.8％的金属靶，第一次注入金 属离子的注入能量为25keV～90keV，其后注入能量依次递减至最低 20keV，离子注入总剂 量为2.5×1017ions/cm2～3.5×1017ions/cm2； 步骤f：依次循环步骤d、步骤e至少2次，使氮离子与钛离子都进行至少2 次注入； 步骤g：将真空室内气压恢复常压，并冷却至室温。 进一步地，表面改性采用氮离子与钛离子连续重叠注入。 进一步地，步骤a中Cr离子注入的条件是：6-8kV的电压，3-5mA的束流，注入电荷量 为5500-6500mC。铬离子的平均电荷量Qr为2.1。优选的，采用 7.5kV的电压，4mA的束流，注 入电荷量为6000mC。 3 CN 111733395 A 说 明 书 2/6 页 进一步地，步骤a中采用磁过滤阴极真空弧等离子体沉积镀膜技术来沉积铬膜；通 过磁过滤阴极真空弧等离子体沉积镀膜(FCVA)技术进行Cr膜，其成膜密度大，无气孔，与基 体之间的结合力更好，缺陷密度更低，因此具有良好的硬度、韧性、耐磨性和耐腐蚀性。 铬膜沉积的沉积条件为：弧流100-115A，偏压为-75至-85V，束流为460- 510mA，占 空比为91％，总电荷量为6100×100mC，沉积时间为45-55min。优选的，弧流110A，偏压为- 80V，束流为480mA，占空比为90％，总电荷量为6100 ×100mC，沉积时间为50min。 进一步地，步骤d中氮离子气源采用纯度为99.99％的氮气，每次注入能量为80keV ～95keV，注入总剂量为2.0×1017ions/cm2～3.5×1017ions/cm2。 本发明结合沉积铬膜和离子注入，铬膜使得轴承钢基体表面具有良好的硬度、韧 性、耐磨性和耐腐蚀性，在此基础上进行离子注入，在铬膜表面发生反应形成非晶层以及陶 瓷相，造成许多位错缺陷，可促进致钝元素铬在表面富集，使得钝化膜稳定性提高，薄膜的 耐腐蚀性提高，因此采用该种表面处理方法制备的轴承钢同时兼具良好的耐腐蚀性和力学 性能，Cr涂层的脆性也得到了改善。
本发明公开了一种特种钢表面处理方法，包括以下步骤：步骤a：用Cr离子束对特种钢基体进行表面清洗后注入Cr离子，在特种钢基体上沉积铬膜；步骤b：超声清洗：步骤c：真空处理：步骤d：注入氮离子：步骤e：注入钛离子：步骤f：依次循环步骤d、步骤e至少2次，使氮离子与钛 全部
背景技术：
随着技术的不断发展，轴承承受的载荷越来越大，未经过任何表面强化处理的特 种钢制精密轴承的使用寿命已经不能满足一些在重载高速条件下工作部件的使用要求，不 作表面强化处理的轴承的承载能力低，强度低，既而轴承的服役寿命短。 轴承钢的表面耐腐蚀性与未来理想的轴承钢还有一定的差距，还需要进一步提高 轴承钢的表面耐腐蚀性。在改善轴承钢耐蚀性的表面处理技术中，复合强化热处理和涂层 技术，由于仍存在工艺控制困难、内应力大等问题，限制了它们的推广应用。离子注入技术 目前广泛用于钢材的表面强化，但是该种方法对表面耐腐蚀性的提高依旧难以满足轴承钢 工况的苛刻要求，需要进一步提高轴承钢的表面耐腐蚀性能。
技术实现要素：
为了解决上述技术所存在的不足之处，本发明提供了一种特种钢表面处理方法。 为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：一种特种钢表面处理方法，包 括以下步骤： 步骤a：用Cr离子束对特种钢基体进行表面清洗后注入Cr离子，在特种钢基体上沉 积铬膜；为了去除表面氧化层和使得铬膜结合力更好，在沉积铬膜之前用Cr离子束对特种 钢基体进行表面清洗和Cr离子注入。 步骤b：超声清洗：将步骤a得到的特种钢放入纯度为99.9％以上的丙酮溶液中超 声清洗两次，每次超声清洗持续9min～14min； 步骤c：真空处理：将步骤b中清洗后的特种钢放到真空室试样台上，对真空室抽真 空至真空度为2.2×10-5Pa～3.2×10-5Pa后，使真空室试样台沿自身轴线匀速缓慢旋转，同 时用离子注入机对特种钢进行表面改性； 步骤d：注入氮离子：在步骤c中特种钢缓慢绕自身轴线匀速旋转的同时，用离子注 入机对特种钢进行氮离子注入处理； 步骤e：注入钛离子：金属离子金属源采用纯度为99.8％的金属靶，第一次注入金 属离子的注入能量为25keV～90keV，其后注入能量依次递减至最低 20keV，离子注入总剂 量为2.5×1017ions/cm2～3.5×1017ions/cm2； 步骤f：依次循环步骤d、步骤e至少2次，使氮离子与钛离子都进行至少2 次注入； 步骤g：将真空室内气压恢复常压，并冷却至室温。 进一步地，表面改性采用氮离子与钛离子连续重叠注入。 进一步地，步骤a中Cr离子注入的条件是：6-8kV的电压，3-5mA的束流，注入电荷量 为5500-6500mC。铬离子的平均电荷量Qr为2.1。优选的，采用 7.5kV的电压，4mA的束流，注 入电荷量为6000mC。 3 CN 111733395 A 说 明 书 2/6 页 进一步地，步骤a中采用磁过滤阴极真空弧等离子体沉积镀膜技术来沉积铬膜；通 过磁过滤阴极真空弧等离子体沉积镀膜(FCVA)技术进行Cr膜，其成膜密度大，无气孔，与基 体之间的结合力更好，缺陷密度更低，因此具有良好的硬度、韧性、耐磨性和耐腐蚀性。 铬膜沉积的沉积条件为：弧流100-115A，偏压为-75至-85V，束流为460- 510mA，占 空比为91％，总电荷量为6100×100mC，沉积时间为45-55min。优选的，弧流110A，偏压为- 80V，束流为480mA，占空比为90％，总电荷量为6100 ×100mC，沉积时间为50min。 进一步地，步骤d中氮离子气源采用纯度为99.99％的氮气，每次注入能量为80keV ～95keV，注入总剂量为2.0×1017ions/cm2～3.5×1017ions/cm2。 本发明结合沉积铬膜和离子注入，铬膜使得轴承钢基体表面具有良好的硬度、韧 性、耐磨性和耐腐蚀性，在此基础上进行离子注入，在铬膜表面发生反应形成非晶层以及陶 瓷相，造成许多位错缺陷，可促进致钝元素铬在表面富集，使得钝化膜稳定性提高，薄膜的 耐腐蚀性提高，因此采用该种表面处理方法制备的轴承钢同时兼具良好的耐腐蚀性和力学 性能，Cr涂层的脆性也得到了改善。
