【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及金属材料及其加工，特别涉及一种钛合金圆管内壁表面双辉等离子渗氮的处理方法。
技术介绍
1、钛及钛合金因其优异的强度重量比和良好的耐腐蚀性，在航空、航天、军工等领域得到了广泛应用。然而，随着现代工业的快速发展，不同领域下的重要部件对钛合金耐磨性和使用寿命提出了更高的要求。
2、传统的表面处理技术，如热喷涂、磁控溅射及激光熔覆等，尽管能在一定程度上改善钛合金的表面性能，但普遍存在着涂层稳定性不足、易脱落或开裂、以及处理成本高昂等问题，难以满足当前工业界对高质量、长寿命耐磨涂层的迫切需求。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种钛合金圆管内壁表面双辉等离子渗氮的处理方法，对tc4圆管内壁表面进行等离子渗氮处理形成渗氮耐磨涂层，以提高tc4钛合金轴筒类零件的耐磨性。
2、为达成上述目的，本专利技术的解决方案为：一种钛合金圆管内壁表面双辉等离子渗氮的处理方法，该处理方法所使用的设备为双层辉光离子渗金属热处理炉，热处理炉包括炉底盘和罩形炉体，热处理炉上连接有开合装置、电源系统、气氛系统、辉光装置以及冷却系统；
3、处理方法包括如下步骤：
4、s1 将铸态tc4棒材加工为tc4圆管；
5、s2 设备安装：通过热处理炉上设置的开合装置将炉体打开，然后将带孔长管均匀吊装在炉内的源极平台上；
6、s3 样品表面清洗及刷涂料：先后用丙酮和酒精擦拭tc4圆管样品内壁并吹干，然后对tc4圆管样品外壁进行清洗、涂抹防
7、s4 抽真空：将上述处理后的tc4圆管样品放入热处理炉中；打开电源，并启动气氛系统，使真空泵对炉内进行抽真空直至真空压强＜1pa，打开水冷开关；
8、s5 升温：设定电压为750v，炉内tc4圆管样品逐渐升温，等待加热至50℃时，气氛系统的气体开关自动打开，通氩气，当温度上升至60℃时，设定气压为200pa；等待至炉内气压无法上升且样品温度上升较慢时，同时通氩气和氮气，使得炉内n2：ar=3:1；随后调整控制输出旋钮以改变升温速率，调整温度直至样品温度为900℃±15℃；
9、s6 双辉离子渗氮：①稳定运行时设备参数：辉光系统的源极电压750v，压强200pa，n2：ar=3:1；源极控制输出为27.6%、电流30a；阴极控制输出为50.7%、电流24a；②双辉离子渗氮运行时间：tc4圆管样品表面升至900℃时，开始计时8小时；
10、s7 冷却：①运行至所需时间后，源极、阴极两边电压归0，气体流量归0，控制输出旋钮调至最小；②等气压抽至100pa时，关闭真空泵，保持冷却水流通，直至样品随炉冷却至室温。
11、进一步，所述tc4圆管，化学元素质量占比 (wt%)：al：6.01，v：3.84，fe：0.30，c：0.10，n：0.05，o：0.20，h：0.015，ti：89，其余为杂质。
12、进一步，冷却完成后，进行取样、清洗和检测步骤，具体如下：
13、s8 取样：降温完成后，打开破真空阀，使炉内气压与大气压强一致，关闭冷却水，打开炉体，取出样品；
14、s9 清洗：取出tc4圆管样品，使用清水清洗、擦掉表面专用防渗涂料；
15、s10 检测、分析、表征：对tc4圆管样品内壁形貌、色泽、金相组织结构、力学性能进行检测以及分析、表征；采用金相显微镜进行金相组织分析；采用维氏硬度计进行硬度分析。
16、进一步，将铸态tc4棒材经车、镗和锯的加工方式，加工为外直径60mm、内直径30mm、长1100mm的tc4圆管。
17、进一步，步骤s2设备安装中，准备提前定制的圆管套筒，将圆管套筒放在炉内的阴极平台上。
18、进一步，步骤s4中，将处理后的tc4圆管样品放入热处理炉中的圆管套筒中，使用样品固定环与圆管套筒配合，以固定tc4圆管样品。
19、进一步，所述电源系统包括50a电源和75a电源，与电源配套的50a稳压器、75a稳压器分别通过电线连接在热处理炉内。
20、进一步，气氛系统包括真空泵、高纯氩气瓶和高纯氮气瓶，真空泵上设有真空泵出气口，真空泵与热处理炉之间设有真空泵连接管，真空泵连接管上设有破真空旋钮，炉体通过通气软管与不同气瓶连通。
21、进一步，所述辉光装置包括位于炉内的源极平台和阴极平台，源极平台与50a电源电线连接；阴极平台与75a电源电线连接。
22、进一步，热处理炉上设有连通至炉内的观察孔、冷却水入口和冷却水出水管；
23、热处理炉上还设有测温仪，用于测量炉内样品的实时表面温度。
24、采用上述方案后，本专利技术的有益效果在于：
25、本专利技术对钛合金圆管内壁表面进行双辉等离子渗氮处理，制得内壁带有渗氮层的tc4圆管，显著提高了tc4钛合金圆管内壁的硬度及耐磨性，延长了零件的使用寿命，满足了现代工业对高耐磨性部件的迫切需求。
26、经清洗、烘干、抽真空、双辉等离子渗氮、随炉冷却，并且通过精确控制升温速率、气体比例及渗氮时间等参数，实现了对渗氮层厚度和性能的精确调控，确保了处理效果的稳定性和可重复性。所制得的tc4圆管样品经检测，其内壁的渗氮层金相组织与基体结合紧密，脱落风险小且层厚较厚可达17±1µm，平均硬度高达713.04hv，可达基体硬度的2.2倍。
27、此外，在渗碳处理前，通过对样品表面进行清洗，确保了tc4圆管内壁的清洁度，有效防止了渗氮过程中的杂质污染，提高了渗氮层的质量，并且对样品外壁进行刷防渗涂料处理，以保护非渗氮区域。
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1.一种钛合金圆管内壁表面双辉等离子渗氮的处理方法，其特征在于：该处理方法所使用的设备为双层辉光离子渗金属热处理炉，热处理炉包括炉底盘和罩形炉体，热处理炉上连接有开合装置、电源系统、气氛系统、辉光装置以及冷却系统；
2.如权利要求1所述的一种钛合金圆管内壁表面双辉等离子渗氮的处理方法，其特征在于：所述TC4圆管，化学元素质量占比 (wt%)：Al：6.01，V：3.84，Fe：0.30，C：0.10，N：0.05，O：0.20，H：0.015，Ti：89，其余为杂质。
3.如权利要求1所述的一种钛合金圆管内壁表面双辉等离子渗氮的处理方法，其特征在于：冷却完成后，进行取样、清洗和检测步骤，具体如下：
4.如权利要求1所述的一种钛合金圆管内壁表面双辉等离子渗氮的处理方法，其特征在于：将铸态TC4棒材经车、镗和锯的加工方式，加工为外直径60mm、内直径30mm、长1100mm的TC4圆管。
5.如权利要求1所述的一种钛合金圆管内壁表面双辉等离子渗氮的处理方法，其特征在于：步骤S2设备安装中，准备提前定制的圆管套筒，将圆管套筒放在炉内的阴极
6.如权利要求5所述的一种钛合金圆管内壁表面双辉等离子渗氮的处理方法，其特征在于：步骤S4中，将处理后的TC4圆管样品放入热处理炉中的圆管套筒中，使用样品固定环与圆管套筒配合，以固定TC4圆管样品。
7.如权利要求1所述的一种钛合金圆管内壁表面双辉等离子渗氮的处理方法，其特征在于：所述电源系统包括50A电源和75A电源，与电源配套的50A稳压器、75A稳压器分别通过电线连接在热处理炉内。
8.如权利要求1所述的一种钛合金圆管内壁表面双辉等离子渗氮的处理方法，其特征在于：气氛系统包括真空泵、高纯氩气瓶和高纯氮气瓶，真空泵上设有真空泵出气口，真空泵与热处理炉之间设有真空泵连接管，真空泵连接管上设有破真空旋钮，炉体通过通气软管与不同气瓶连通。
9.如权利要求1所述的一种钛合金圆管内壁表面双辉等离子渗氮的处理方法，其特征在于：所述辉光装置包括位于炉内的源极平台和阴极平台，源极平台与50A电源电线连接；阴极平台与75A电源电线连接。
10.如权利要求1所述的一种钛合金圆管内壁表面双辉等离子渗氮的处理方法，其特征在于：热处理炉上设有连通至炉内的观察孔、冷却水入口和冷却水出水管；
...【技术特征摘要】
1.一种钛合金圆管内壁表面双辉等离子渗氮的处理方法，其特征在于：该处理方法所使用的设备为双层辉光离子渗金属热处理炉，热处理炉包括炉底盘和罩形炉体，热处理炉上连接有开合装置、电源系统、气氛系统、辉光装置以及冷却系统；
2.如权利要求1所述的一种钛合金圆管内壁表面双辉等离子渗氮的处理方法，其特征在于：所述tc4圆管，化学元素质量占比 (wt%)：al：6.01，v：3.84，fe：0.30，c：0.10，n：0.05，o：0.20，h：0.015，ti：89，其余为杂质。
3.如权利要求1所述的一种钛合金圆管内壁表面双辉等离子渗氮的处理方法，其特征在于：冷却完成后，进行取样、清洗和检测步骤，具体如下：
4.如权利要求1所述的一种钛合金圆管内壁表面双辉等离子渗氮的处理方法，其特征在于：将铸态tc4棒材经车、镗和锯的加工方式，加工为外直径60mm、内直径30mm、长1100mm的tc4圆管。
5.如权利要求1所述的一种钛合金圆管内壁表面双辉等离子渗氮的处理方法，其特征在于：步骤s2设备安装中，准备提前定制的圆管套筒，将圆管套筒放在炉内的阴极平台上。
6.如...
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