一种钼表面离子渗硫制备二硫化钼渗层的方法技术

本发明专利技术提供了一种钼表面离子渗硫制备二硫化钼渗层的方法，包括以下步骤：一、对钼基体依次进行打磨、超声波清洗、流水冲洗和烘干处理；二、对烘干后的钼基体进行离子轰击清洗；三、采用二硫化碳和氩气的混合气体为含硫气体，然后向离子氮化炉内通入含硫气体，对钼基体进行离子渗硫处理，在钼基体的表面得到二硫化钼渗层。本发明专利技术采用二硫化碳和氩气的混合气体为含硫气体，通过对离子轰击清洗后的钼表面进行渗硫处理，在钼表面得到组织均匀致密的二硫化钼渗层，能够显著提高钼的耐磨性能。

Method for preparing molybdenum disulfide permeation layer by molybdenum surface Ion Sulfurization

The invention provides a surface molybdenum ion sulphurizing layer of MoS2 preparation method comprises the following steps: first, the molybdenum substrate sequentially polishing, ultrasonic cleaning, rinsing and drying; two, ion bombardment cleaning on molybdenum substrate after drying; three, using gas mixture of argon and carbon disulfide for sour gas, sulfur gases to pass into the ion nitriding furnace then on molybdenum substrate by Ion Sulphurizing process, get the layer on the surface of molybdenum molybdenum substrate. The invention adopts mixed gas and argon as carbon disulfide and sulfur gases were sulfurizing by means of ion bombardment on molybdenum surface after cleaning, get a uniform microstructure of MoS2 layer on molybdenum surface, can significantly improve the wear resistance of molybdenum.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于材料表面化学热处理
，具体涉及一种钼表面离子渗硫制备二硫化钼渗层的方法。
技术介绍
钼涂层具有优异的耐磨性能，在航空航天、汽车领域被广泛用于增强合金耐磨性能。二硫化钼(MoS2)是一种性能优异的固体润滑材料，因此在Mo涂层表面制备MoS2减摩层，是进一步提高钼涂层摩擦学性能的有效方法。对钼涂层进行渗硫处理，原位生成MoS2减摩层则是一种可能的方法。在目前公开的表面渗硫技术中，所用硫源多为硫蒸汽(专利公开号：CN105271800A，CN105063573A)或硫化氢气体(公开号：1528943)。由于纯硫升华形成的硫蒸汽在大规模制备时较难控制，而硫化氢属于有毒气体，因此继续探索更高效和更环保的渗硫方法，仍是渗硫工作中的重要研究内容。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种钼表面离子渗硫制备二硫化钼渗层的方法，其采用二硫化碳和氩气的混合气体为含硫气体，通过对离子轰击清洗后的钼表面进行渗硫处理，在钼表面得到组织均匀致密的二硫化钼渗层，能够显著提高钼的耐磨性能。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种钼表面离子渗硫制备二硫化钼渗层的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、对钼基体的表面进行打磨处理，然后将打磨处理后的钼基体置于超声波清洗仪中进行超声波清洗，之后对超声波清洗后的钼基体进行流水冲洗后烘干；步骤二、将步骤一中烘干后的钼基体置于离子氮化炉中，然后对离子氮化炉进行抽真空处理，直至使离子氮化炉内的压力不大于10Pa为止，之后向抽真空后的离子氮化炉内通入氩气，直至使离子氮化炉内的压力不小于20Pa为止，接着对烘干后的钼基体的表面进行离子轰击清洗；步骤三、向离子氮化炉内通入含硫气体，在含硫气体的流量为0.05L/min～0.1L/min，离子氮化炉内温度为800℃～900℃的条件下，对步骤二中离子轰击清洗后的钼基体进行离子渗硫处理，随炉冷却后在钼基体的表面得到二硫化钼渗层；所述含硫气体为二硫化碳和氩气按体积比3∶(1～2)混合均匀而成的混合气体。上述的一种钼表面离子渗硫制备二硫化钼渗层的方法，其特征在于，步骤二中所述离子轰击清洗的时间为30min。上述的一种钼表面离子渗硫制备二硫化钼渗层的方法，其特征在于，步骤三中所述离子渗硫处理的时间为60min～120min。上述的一种钼表面离子渗硫制备二硫化钼渗层的方法，其特征在于，步骤三中所述离子渗硫处理的电流为1.5A～2.0A。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：1、本专利技术的方法采用二硫化碳和氩气的混合气体为含硫气体，通过对离子轰击清洗后的钼表面进行渗硫处理，在钼表面得到组织均匀致密的二硫化钼渗层，且该二硫化钼渗层能够显著降低钼表面的摩擦系数，从而提高其耐磨性能。2、本专利技术的方法具有设备简单、操作方便、对基体形状适应性强、渗层均匀无杂相的特点。下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细说明。附图说明图1为本专利技术实施例1制备的二硫化钼渗层的表面二次电子扫描像。图2为本专利技术实施例1制备的二硫化钼渗层的截面二次电子扫描像。图3为本专利技术实施例1制备的二硫化钼渗层的表面XRD谱图。具体实施方式实施例1本实施例钼表面离子渗硫制备二硫化钼渗层的方法包括以下步骤：步骤一、对钼基体的表面进行打磨处理，然后将打磨处理后的钼基体置于超声波清洗仪中进行超声波清洗，超声波清洗的时间为30min，之后对超声波清洗后的钼基体进行流水冲洗后烘干；步骤二、将步骤一中烘干后的钼基体置于离子氮化炉中，然后对离子氮化炉进行抽真空处理，直至使离子氮化炉内的压力为8Pa为止，之后向抽真空后的离子氮化炉内通入氩气，直至使离子氮化炉内的压力为30Pa为止，接着对烘干后的钼基体的表面进行离子轰击清洗，离子轰击清洗的时间为30min；步骤三、向离子氮化炉内通入含硫气体，在含硫气体的流量为0.05L/min，离子氮化炉内温度为800℃的条件下，对步骤二中离子轰击清洗后的钼基体进行离子渗硫处理，随炉冷却至室温后在钼基体的表面得到二硫化钼渗层；所述含硫气体为二硫化碳和氩气按体积比3∶2混合均匀而成的混合气体，离子渗硫处理的时间为120min，离子渗硫处理的电流为1.5A。图1为本专利技术实施例1制备的二硫化钼渗层的表面二次电子扫描像。图2为本实施例制备的二硫化钼渗层的截面二次电子扫描像。从图1和图2可以看出，本实施例在钼表面制备的二硫化钼渗层组织致密，厚度均匀。图3为本实施例制备的二硫化钼渗层的表面XRD谱图。从图3可以看出，本实施例在钼表面制备的渗层由单一的MoS2相组成，无其它生成相。渗层表面显微硬度为633HV0.1，较钼基体硬度(约950HV0.1)显著降低，对本实施例离子渗硫处理后的钼基体在载荷为5kg、最大行程为5km的条件下进行环块式摩擦磨损试验，结果表明，经本实施例离子渗硫处理后的磨损失重较纯钼的磨损失重减少约69％，这表明钼表面形成的二硫化钼层具有优良的耐磨损性能。实施例2本实施例钼表面离子渗硫制备二硫化钼渗层的方法包括以下步骤：步骤一、对钼基体的表面进行打磨处理，然后将打磨处理后的钼基体置于超声波清洗仪中进行超声波清洗，超声波清洗的时间为30min，之后对超声波清洗后的钼基体进行流水冲洗后烘干；步骤二、将步骤一中烘干后的钼基体置于离子氮化炉中，然后对离子氮化炉进行抽真空处理，直至使离子氮化炉内的压力为5Pa为止，之后向抽真空后的离子氮化炉内通入氩气，直至使离子氮化炉内的压力为20Pa为止，接着对烘干后的钼基体的表面进行离子轰击清洗，离子轰击清洗的时间为30min；步骤三、向离子氮化炉内通入含硫气体，在含硫气体的流量为0.08L/min，离子氮化炉内温度为850℃的条件下，对步骤二中离子轰击清洗后的钼基体进行离子渗硫处理，随炉冷却至室温后在钼基体的表面得到二硫化钼渗层；所述含硫气体为二硫化碳和氩气按体积比3∶1混合均匀而成的混合气体，离子渗硫处理的时间为100min，离子渗硫处理的电流为1.8A。通过对本实施例制备的二硫化钼渗层进行截面二次电子扫描分析可知，本实施例在钼表面制备的二硫化钼渗层组织致密，厚度均匀。通过对本实施例制备的二硫化钼渗层进行表面XRD分析可知，本实施例在钼表面制备的二硫化钼渗层显微硬度为612HV0.1，较钼基体硬度(约950HV0.1)显著降低。对本实施例离子渗硫处理后的钼基体在载荷为5kg、最大行程为5km的条件下进行环块式摩擦磨损试验，结果表明，经本实施例离子渗硫处理后的钼基体的磨损失重较纯钼的磨损失重减少76％，这表明钼表面形成的二硫化钼层具有优良的耐磨损性能。实施例3本实施例钼表面离子渗硫制备二硫化钼渗层的方法包括以下步骤：步骤一、对钼基体的表面进行打磨处理，然后将打磨处理后的钼基体置于超声波清洗仪中进行超声波清洗，超声波清洗的时间为30min，之后对超声波清洗后的钼基体进行流水冲洗后烘干；步骤二、将步骤一中烘干后的钼基体置于离子氮化炉中，然后对离子氮化炉进行抽真空处理，直至使离子氮化炉内的压力为10Pa为止，之后向抽真空后的离子氮化炉内通入氩气，直至使离子氮化炉内的压力为25Pa为止，接着对烘干后的钼基体的表面进行离子轰击清洗，离子轰击清洗的时间为30min；步骤三、向离子氮化炉内通入含硫气本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钼表面离子渗硫制备二硫化钼渗层的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、对钼基体的表面进行打磨处理，然后将打磨处理后的钼基体置于超声波清洗仪中进行超声波清洗，之后对超声波清洗后的钼基体进行流水冲洗后烘干；步骤二、将步骤一中烘干后的钼基体置于离子氮化炉中，然后对离子氮化炉进行抽真空处理，直至使离子氮化炉内的压力不大于10Pa为止，之后向抽真空后的离子氮化炉内通入氩气，直至使离子氮化炉内的压力不小于20Pa为止，接着对烘干后的钼基体的表面进行离子轰击清洗；步骤三、向离子氮化炉内通入含硫气体，在含硫气体的流量为0.05L/min～0.1L/min，离子氮化炉内温度为800℃～900℃的条件下，对步骤二中离子轰击清洗后的钼基体进行离子渗硫处理，随炉冷却后在钼基体的表面得到二硫化钼渗层；所述含硫气体为二硫化碳和氩气按体积比3∶(1～2)混合均匀而成的混合气体。

【技术特征摘要】
1.一种钼表面离子渗硫制备二硫化钼渗层的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、对钼基体的表面进行打磨处理，然后将打磨处理后的钼基体置于超声波清洗仪中进行超声波清洗，之后对超声波清洗后的钼基体进行流水冲洗后烘干；步骤二、将步骤一中烘干后的钼基体置于离子氮化炉中，然后对离子氮化炉进行抽真空处理，直至使离子氮化炉内的压力不大于10Pa为止，之后向抽真空后的离子氮化炉内通入氩气，直至使离子氮化炉内的压力不小于20Pa为止，接着对烘干后的钼基体的表面进行离子轰击清洗；步骤三、向离子氮化炉内通入含硫气体，在含硫气体的流量为0.05L/min～0.1L/min，离子氮化炉内温度...

【专利技术属性】
技术研发人员：田晓东，孙志平，王利捷，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61