〔19〕
中华人民共和国专利局
〔12〕发明专利申请公开说明书
[11]公开号CN 1074489A
〔43〕公开日1993年7月21日
[21]申请号92102171.2[22]申请日92.3.30
[30]优先权
[32]92.01.14 [33]JP [31]24763/92
[71]申请人大同酸素株式会社
地址日本大阪府大阪市
[72]发明人田原正昭 仙北谷春男 北野宪三 林田
忠司 湊辉男 [74]专利代理机构中国专利代理(香港)有限公司代理人王景朝 杨丽琴
[51]Int.CI 5
C23C 8/24
权利要求书 1 页 说明书 8 页 附图 4 页
[54]发明名称
[57]摘要
一种氮化镍合金的方法，包括下述工序：使镍
氛中，然后使氟化的镍合金在加热条件下保持在氮
化层以提供具有改进的表面硬度的镍合金。
92102171.2权 利 要 求 书第1/1页
1、一种氮化镍合金的方法，包括以下工序：使镍合金保持在含氟或含氟化物的气体气氛中加热，使氟化的镍合金保持在氮化气氛中加热，从而在镍合金表面层内形成氮化层。
2、根据权利要求1所述的氮化镍合金的方法，其中含氟或含氟化物的气体气氛中的气体由以下所列（a）、（b）或（c）中的至少一种和供稀释用的惰性气体组成，
（a）含有选自NF3、BF3、CF4、HF、SF6、C2F6、WF6、CHF3和SiF4中的至少一种组分的氟化合物气体，
（b）通过裂解上述氟化合物气体（a）所形成的F2气体， （c）预先制备的F2气体。
3、根据权利要求1所述的氮化镍合金的方法，其中镍合金在加热条件下在含氟或含氟化物的气体气氛中的保持是在350℃到600℃温度下进行的。
4、根据权利要求1所述的氮化镍合金的方法，其中氮化气氛的气体是只由NH3组成的单一气体；由NH3和RX气体组成的混合气体；将惰性气体与上述单一的NH3气体或与NH3和RX气体的混合气体混合所形成的混有惰性气体的气体；或将H2气与混有惰性气体的气体混合而形成的一种混合气体。
5、根据权利要求1所述的氮化镍合金的方法，其中镍合金在加热条件下在氮化气氛中的保持是在500℃到700℃温度下进行的。
92102171.2说 明 书第1/8页
氮化镍合金的方法
本发明涉及在镍合金表面上形成氮化层以增进表面硬度和其他性能的氮化镍合金的方法。
含高镍的合金诸如因科内尔镍合金（Ni-Cr）、哈斯特洛伊镍基耐蚀耐热合金（Ni-Cr-Mo）和因科镍铬不锈钢以其优良的耐热和耐蚀性能而得到了广泛应用。近来关于改善含镍合金的耐磨性及其他性能并扩展其应用范围的需求不断增加。但是对上述镍合金例如因科内尔镍合金来说，增进其表面硬度的方法迄今尚未确立，仅仅研究了为改善基体材料强度的外推硬化方法和使用粉末材料的超塑性制品的应用。然而，由于外推硬化法提高整个合金的硬度，因此合金的可加工性能便受到损害。使用粉末材料的超塑性制品由于成本昂贵也难以付诸实际应用。 附带提一下，一般金属材料的表面硬化方法主要
有：（1）电镀法，（2）涂层法如PVD，（3）扩散法，如氮化和硼化。但是，对于镍合金来说，只有某些涂层法，例如纯镀硬铬和涂氧化铝才部分地投入上面提到的实际应用。那些方法在质量控制方面特别是对涂层法来说具有难处，而且由于涂敷太薄使应用范围受到限制。此外，处理的高成本也是个问题。作为表面硬化的扩散方法，也已通过使用辉光放电的等离子氮化法部分地对因科内尔镍合金和哈斯特洛伊镍基耐蚀耐热合金进行过试验。但是这样的等离子氮化难以在上述镍合金上形成硬化的氮化层。即使形成，也会是部分形成的超薄层，其厚度只有几个微米。所以在目前情况下，几乎放弃了氮化上述镍合金的试验，
远没有使其转到实际应用。
因此，本发明的目的是提供一种可以在镍合金表面上形成均匀的厚氮化层以提高其表面硬度的氮化镍合金的方法。
按照本发明，上述目的可以通过提供下述氮化镍合金的方法来实现，这种方法包括将镍合金保持在含氟或含氟化物的气体气氛中加热以及将用氟处理过的镍合金在氮化气氛中加热使镍合金的表面层形成氮化层。 本发明的对象是镍合金，将它在含氟或含氟化物的气体气氛中氟化后，在氮化气氛中进行氮化。
主要使用含镍高于25重量%（以下简写为%）的镍合金，例如Ni-Cr、Ni-Cr-Mo和Ni-Cr-Fe作为上述本
发明对象的镍合金。更具体地说，它们是含高镍的合金，例如因科内尔镍合金、哈斯特洛伊镍基耐蚀耐热合金和因科镍铬不锈钢。含镍不高于25%的镍合金也可以作为本发明的材料。所以，在本发明中，“镍合金”这个术语既包括含镍高于25%也包括含镍不超过25%的合金。不过，含25%以上镍的合金更为适宜。所用方法既未规定镍合金的形状，也未规定加工的程度。所有用镍合金制成的材料、中间制品和成品均包括在本发明的镍合金范围内。
上述镍合金在其中起反应的气氛即含氟或含氟化物气体气氛中的含氟或含氟化物的气体是氟化合物气体，诸如NF3、BF3、CF4、HF、SF6、C2 F6、WF6、CHF3或SiF4。这些气体可单独地使用或组合起来使用。此外，可以用在其分子中含F的氟化合物气体作上述含氟或含氟化物气体。还可以使用在热分解装置中通过裂解氟化合物气体形成的F2气体和预先制备的F2气体作为上述含氟或含氟化物的气体。根据情况，将这样的氟化合物气体和F2气混合起来使用。上述含氟或含氟化物的气体如氟化合物气体和F2气体可以独立地使用，但一般均
用惰性气体如N2气加以稀释后用于处理。在这样稀释的气体中含氟或含氟化物的气体本身的浓度应达到例如10，000-100，000ppm，较好是20，000-70，000ppm，而最好是30，000-50，000ppm。
在本发明中，将上述镍合金在这样浓度的含氟或含氟化物的气体气氛中在加热状态下加以氟化。这是本发明的最特征部分。在该情况下，将镍合金加热保持在例如350-500℃温度下。上述镍合金在含氟
或含氟化物的气体气氛中的保持时间可以视镍合金品种、合金的几何形状和尺寸、加热温度等等而加以适当地选择，一般在十多分钟到几十分钟。镍合金在这样的含氟或含氟化物的气体气氛中进行处理使“N”原子渗入镍合金中，这在过去是不可能的。
虽然渗入的机理现在还没有得到验证，但大体上可以作如下理解，即在镍合金表面上所形成的NiO氧化层阻止供氮化用的“N”原子渗入。当把带氧化层的镍合金保持在含氟或含氟化物的气体气氛中按上述加热时，NiO氧化层便转化成与NiF2氟化层。用于氮化的“N”原子渗入NiF2氟化层比渗入NiO氧化层较为容易，也就是说通过上述氟化处理使镍合金表面形成了适合于“N”原子渗入的条件。因此，可以认为，当镍合金以适宜吸收“N”原子的表面状态保持在氮化气氛中时，氮化气体中的“N”原子就均匀地渗入到镍合金中达到一定深度，结果形成深而均匀的氮化层。
然后，如上所述，通过氟化处理后将对吸收“N”原子有适宜表面状态的镍合金保持在氮化气氛中加热生成氮化物。在此情况下，构成氮化气氛的氮化气体是仅由NH3组成的单一气体，或由NH3和一种碳来源气体例如RX气体所组成的混合气体。也可以使用两种气体的混合物。通常使用上述单一气体混合以像N2这样的惰性气体。根据情况，
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议