1、發(fā)明專利請(qǐng)求書請(qǐng)按照本表背面“填表注意事項(xiàng)”正確填寫本表各欄此框內(nèi)容由專利局填寫發(fā)名一種富 Cr 離子滲氮層及其制備方法和應(yīng)用申請(qǐng)?zhí)枺òl(fā)明）分案明稱提交日申請(qǐng)日發(fā)明于志明；韓恩厚；徐家寅；朱義芳；尹春生費(fèi)減人審批 掛號(hào)號(hào)碼第姓名或名稱中國(guó)科學(xué)院金屬研究所一單位代碼或個(gè)人身份證號(hào)署中國(guó)申名 國(guó)籍或居所地國(guó)家或地區(qū)電話申郵政省、自治區(qū)、市（縣）請(qǐng)遼寧省沈陽(yáng)市地編碼110016直轄市名稱名稱請(qǐng)人址城區(qū)（鄉(xiāng)）、沈河區(qū)文化路72 號(hào)街道、門牌號(hào)人第 姓名或名稱江蘇星河集團(tuán)有限公司二中國(guó)申 國(guó)籍或居所地國(guó)家或地區(qū)電話請(qǐng)江蘇省揚(yáng)中市興隆工業(yè)園人 郵政編碼212215地 址第 姓名或名稱三申 國(guó)籍或居所地國(guó)家

2、或地區(qū)電話請(qǐng)人 郵政編碼地 址聯(lián)姓名電話系人郵政編碼地 址 確定非第一署名申請(qǐng)人為代表人聲明特聲明第署名申請(qǐng)人為申請(qǐng)人的代表人11代名稱沈陽(yáng)科苑專利商標(biāo)代理有限公司代碼21002代理郵政編碼110004電構(gòu)地址遼寧省沈陽(yáng)市和平區(qū)三好街24 號(hào)理姓名張志偉姓名代代理工作證號(hào)2100207078.8理工作證號(hào)人人1電話024-239833762電話12 分案申請(qǐng)?jiān)暾?qǐng)?zhí)枺横槍?duì)的分案申請(qǐng)?zhí)枺涸暾?qǐng)日：年月日111012006.7發(fā)明專利請(qǐng)求書13發(fā)名明稱一種富 Cr 離子滲氮層及其制備方法和應(yīng)用14保藏單位地址生物材料樣品保藏保藏日期年 月日保藏編號(hào)分類命名本申請(qǐng)涉及的生

3、物材料樣品的保藏信息在說(shuō)明書第頁(yè)中在先申請(qǐng)15在先申請(qǐng)日在先申請(qǐng)?zhí)?6已在中國(guó)政府主辦或承認(rèn)國(guó)別或地區(qū)的國(guó)際展覽會(huì)上首次展出不要寬喪已在規(guī)定的學(xué)術(shù)會(huì)議或技求限優(yōu)失術(shù)會(huì)議上首次發(fā)表期先新聲他人未經(jīng)申請(qǐng)人同意而泄權(quán)穎明露其內(nèi)容聲性明17本專利申請(qǐng)可能涉及國(guó)家保重大利益，請(qǐng)求保密處理密請(qǐng)是否已提交保密證明材料求申請(qǐng)文件清單附加文件清單18191.請(qǐng)求書2份每份 2頁(yè)費(fèi)用減緩請(qǐng)求書份每份頁(yè)2.說(shuō)明書摘要2份每份 1頁(yè)費(fèi)用減緩請(qǐng)求證明份每份頁(yè)3.摘要附圖份每份頁(yè)提前公開聲明份每份頁(yè)4.權(quán)利要求書2份每份 1頁(yè)實(shí)質(zhì)審查請(qǐng)求書1份每份1頁(yè)5.說(shuō)明書2份每份 6頁(yè)實(shí)質(zhì)審查參考資料份每份頁(yè)（其中序列表份每份頁(yè)）

4、轉(zhuǎn)讓證明份每份頁(yè)6.說(shuō)明書附圖2份每份 1頁(yè)專利代理委托書1份每份2頁(yè)在先申請(qǐng)文件副本份數(shù)共頁(yè)在先申請(qǐng)文件副本首頁(yè)譯文份每份頁(yè)原申請(qǐng)文件副本份每份頁(yè)權(quán)利要求的項(xiàng)數(shù)4項(xiàng)核苷酸或氨基酸序列表光盤軟盤其他證明文件（注明文件名稱）20 全體申請(qǐng)人或?qū)＠頇C(jī)構(gòu)簽章21 專利局對(duì)文件清單的審核2007年9月12日年月日111012006.7說(shuō)明書摘要本發(fā)明涉及離子滲技術(shù)，具體為一種富 Cr 離子滲氮層及其制備方法和應(yīng)用，解決雙密封、雙緊固支撐的雙保險(xiǎn)高強(qiáng)度耐壓雙卡套式管接頭中，由不銹鋼制成的后卡套的表面功能性強(qiáng)化問(wèn)題。本發(fā)明利用離子滲技術(shù)在不銹鋼表面獲得一定厚度、硬度和成分的離子滲層。其制備方法：首先除

5、去合金表面上的油污，在有機(jī)溶劑中超聲清洗；然后，將洗凈的試樣置入離子氮化設(shè)備的真空室內(nèi)，抽真空到所需真空度后通氬氣進(jìn)行離子轟擊清洗；最后，在離子滲過(guò)程中通過(guò)調(diào)整離子滲功率、氨氣以及氬氣流量的變化，獲得具有良好抑制滲層脆性開裂性能的富 Cr 滲氮強(qiáng)化層，其滲層中 Cr 含量為 20-40wt%，滲層硬度在 Hv 0.3400-800范圍內(nèi)、滲層厚度在 0.02-0.1毫米范圍內(nèi)可調(diào)。1權(quán)利要求書1. 一種富 Cr 離子滲氮層，其特征在于：該滲層是在不銹鋼表面上滲氮的同時(shí)使得 Cr 富集于氮化層中，獲得的滲層中 Cr 含量為 20-40wt%，滲層硬度在 Hv0.3400-800范圍內(nèi)、滲層厚度在

6、 0.02-0.1毫米范圍內(nèi)可調(diào)。2. 按照權(quán)利要求 1 所述的富 Cr 離子滲氮層的制備方法，其特征在于，以不銹鋼為基底材料，利用離子滲技術(shù)獲得富 Cr 滲氮強(qiáng)化層，具體步驟如下：（1）除去合金表面上的油污，在有機(jī)溶劑中超聲清洗 5-10 分鐘；（2）將洗凈后的工件裝入離子滲設(shè)備的真空室內(nèi)；（3）工件裝入真空室后，抽真空至 0.4 Pa -1Pa；（4）通氬氣對(duì)工件進(jìn)行離子轟擊清洗：通純氬使真空室內(nèi)壓力至 5Pa-10Pa，給工件加負(fù)偏壓由 0 伏并逐漸升至 600-850伏同時(shí)進(jìn)行離子轟擊清洗 3-5 分鐘；（ 5）調(diào)整氨氣流量使得真空室內(nèi)壓力至 50Pa-500Pa、給工件加負(fù)偏壓由 0

7、 并逐漸升高至 420-800伏，同時(shí)通過(guò)離子轟擊使得工件溫度逐漸升高到 430-560，保溫 30 分鐘-50分鐘；然后，在 3-5 分鐘內(nèi)逐漸減少氨氣流量至 0，與此同時(shí)導(dǎo)入氬氣并逐漸增加其流量使得真空室壓力保持在 50Pa-500Pa，繼續(xù)保溫 20-60 分鐘后隨爐冷卻至 200以下取出，得到富 Cr 滲氮層。3. 按照權(quán)利要求 2 所述的富 Cr 離子滲氮層的制備方法，其特征在于：所述的去除油污是將工件浸入三氯乙烯有機(jī)溶液中進(jìn)行刷洗；超聲清洗是把工件放入三氯乙烯有機(jī)溶液中通過(guò)超聲波清洗機(jī)清洗。4. 按照權(quán)利要求 1 所述的富 Cr 離子滲氮層的應(yīng)用，其特征在于：富 Cr 離子滲氮層應(yīng)

8、用于不銹鋼制成的管道連接用后卡套的表面功能性強(qiáng)化。1說(shuō)明書一種富 Cr 離子滲氮層及其制備方法和應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域：本發(fā)明涉及離子滲技術(shù)，具體為一種能夠抑制滲層脆性開裂的富 Cr 離子滲氮強(qiáng)化層及其制備方法和應(yīng)用，可作為雙密封、雙緊固支撐的雙保險(xiǎn)高強(qiáng)度耐壓雙卡套式管接頭中，由不銹鋼制成的后卡套的表面功能性強(qiáng)化層得到應(yīng)用。背景技術(shù)：管道是各種流體的載體，被廣泛應(yīng)用于社會(huì)的各行各業(yè)，它不僅在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國(guó)防和科學(xué)研究中起著重要的作用，而且在大家的日常生活中也具有不可替代的作用。隨著各項(xiàng)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，管道的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣，其連接方式得到逐步更新，對(duì)管道的安裝施工及其可靠性提出了更高的要求，卡套式管

9、接頭因此而產(chǎn)生。卡套式管接頭是一種便捷、 可靠，易于安裝拆卸的中高壓管路的聯(lián)接方式。 最早由德國(guó) ERMETO 公司于 1930 年發(fā)明，經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，卡套式管接頭已成為世界上最為先進(jìn)的一種管接頭。由于其采用了獨(dú)特的卡套連接原理，結(jié)構(gòu)合理、使用方便，不需要擴(kuò)口、不需焊接，也不需任何特殊的裝配工具。目前，卡套式管接頭廣泛應(yīng)用于油、氣及腐蝕性介質(zhì)的管路系統(tǒng)中，工作壓力高達(dá)40MPa。因此，被廣泛應(yīng)用于化工、機(jī)械、電子、電力、航天、軍工、醫(yī)藥、輕工和科研等行業(yè)。目前，單卡套式管接頭的缺點(diǎn)主要是，由于接頭體熱處理后硬度不夠，多次拆卸后接頭體內(nèi)錐面上會(huì)產(chǎn)生傷痕，影響密封性能；而接頭體的連接螺紋、

10、螺母的螺紋均為精度不高的普通級(jí)細(xì)牙螺紋，后一次裝配螺母要比前一次多旋緊一點(diǎn)點(diǎn)，多次拆裝后，易造成接頭體上的連接螺紋和螺母變形，脫絲，造成接頭體、螺母報(bào)廢。在單卡套式管接頭廣泛應(yīng)用于液壓管路連接的時(shí)候，有一種新型概念（密封機(jī)理不同）的雙卡套式管接頭問(wèn)世，由于其精湛的工藝，優(yōu)良的品質(zhì)，優(yōu)美的外觀，優(yōu)秀的“0”泄漏的密封性能，異軍突起，在機(jī)械、液壓、空調(diào)、航天等領(lǐng)域大展身手，成為一種優(yōu)秀的管路連接方式。雙卡套式管接頭在我國(guó)的應(yīng)用從上世紀(jì)80 年代引進(jìn)國(guó)外產(chǎn)品開始，已經(jīng)有20 多年的歷史。隨著我國(guó)工業(yè)化水平的不斷提高，其應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，需求量不斷增加，同時(shí)，其獨(dú)特可靠的性能優(yōu)勢(shì)正在被社會(huì)認(rèn)識(shí)和接受。

11、但是，由于目前雙卡套式管接頭都是從國(guó)外進(jìn)口，成本太高而無(wú)法實(shí)現(xiàn)批量，從而阻礙了其進(jìn)一步的推廣應(yīng)用。由于雙卡套式管接頭的諸多優(yōu)點(diǎn)，從上世紀(jì)90 年代以來(lái)，我國(guó)國(guó)內(nèi)許多企業(yè)開始仿制生產(chǎn)，但至今產(chǎn)品性能與國(guó)外進(jìn)口產(chǎn)品相比仍差距很大，很多要求較高的企業(yè)還是要花高價(jià)從國(guó)外進(jìn)口，并1且需求量很大。普通的離子滲層硬而脆，滲層易于開裂，因此最大的問(wèn)題是如何改變滲層的組織結(jié)構(gòu)，使涂層的脆性開裂傾向減小，以及設(shè)計(jì)合理的基體-涂層界面梯度，使?jié)B層與基體有良好的結(jié)合強(qiáng)度。發(fā)明內(nèi)容：本發(fā)明的目的在于提供一種富Cr 離子滲氮層及其制備方法和應(yīng)用，它是能夠調(diào)整不銹鋼表面滲氮層硬度、厚度和組成的離子滲工藝技術(shù)，解決不銹鋼制成

12、的管道連接用后卡套的表面功能性強(qiáng)化問(wèn)題。本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種富 Cr 離子滲氮層，該滲層是在不銹鋼表面上滲氮的同時(shí)使得Cr 富集于氮化層中，獲得的富 Cr 滲氮強(qiáng)化層中 Cr 含量為 20-40wt% ，滲層硬度在 Hv 0.3400-800 范圍內(nèi)、滲層厚度在0.02-0.1 毫米范圍內(nèi)可調(diào)。所述富 Cr 離子滲氮層的制備方法，以不銹鋼為基底材料，利用低溫離子滲技術(shù)得到富Cr 滲氮功能性強(qiáng)化層，具體步驟如下：（ 1）除去基底材料（工件）表面上的油污，在有機(jī)溶劑中超聲清洗；（ 2）將洗凈后的工件裝入離子滲設(shè)備的真空室內(nèi)；（3）工件裝入真空室后，抽真空至0.4 Pa -1Pa；（4）通氬氣對(duì)

13、工件進(jìn)行離子轟擊清洗：通純氬使真空室內(nèi)壓力至5Pa-10Pa，給工件加負(fù)偏壓由0 伏并逐漸升至600-850 伏同時(shí)進(jìn)行離子轟擊清洗3-5 分鐘（即升壓同時(shí)進(jìn)行離子轟擊清洗，負(fù)偏壓升至 600-850 伏時(shí)清洗完畢） ；（ 5）調(diào)整氨氣流量使得真空室內(nèi)壓力至50Pa-500Pa、給工件加負(fù)偏壓由0 伏并逐漸升高至420-800 伏，同時(shí)通過(guò)離子轟擊使得工件溫度逐漸升高到430 -560（即升壓同時(shí)進(jìn)行離子轟擊，達(dá)到所需溫度時(shí)，升壓、轟擊停止），保溫 30 分鐘 -50 分鐘；然后，在3-5 分鐘內(nèi)逐漸減少氨氣流量至 0，與此同時(shí)導(dǎo)入氬氣并逐漸增加其流量使得真空室壓力保持在50Pa-500Pa，

14、繼續(xù)保溫20-60 分鐘后隨爐冷卻至200以下取出，得到富Cr 滲氮層。所述的去除油污是將工件浸入三氯乙烯有機(jī)溶液中進(jìn)行刷洗；超聲清洗是把工件放入三氯乙烯有機(jī)溶液中通過(guò)超聲波清洗機(jī)清洗，使工件獲得潔凈和活性化的表面。所述的富Cr 滲氮層制備方法是采用離子滲技術(shù)，首先通過(guò)控制在一定時(shí)間內(nèi)氨氣流量、真空室壓力以及轟擊功率進(jìn)行離子滲氮，然后導(dǎo)入氬氣并進(jìn)行離子轟擊使得合金基體中的Cr 富集于滲氮層中而獲得富Cr 滲氮層。本發(fā)明富Cr 離子滲氮技術(shù)可應(yīng)用于不銹鋼制成的管道連接用后卡套的表面功能性強(qiáng)化。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及有益效果是：21、本發(fā)明利用富Cr 離子滲氮層的高硬度，良好的耐腐蝕性能以及較常規(guī)滲氮層得

15、到大幅度改善的滲層塑韌性，采用離子滲技術(shù)在不銹鋼合金基材表面上獲得富Cr 離子滲氮層， 從而可以得到能夠提高滲層與基體之間結(jié)合強(qiáng)度高、能有效抑制滲層的開裂和剝落的高強(qiáng)度、耐腐蝕富Cr 離子滲氮層。2、本發(fā)明經(jīng)過(guò)科學(xué)的分析和技術(shù)優(yōu)選，采用富Cr 滲氮技術(shù)作為工作溫度低于560 、工作壓力低于 40MPa，腐蝕環(huán)境條件下的不銹鋼制管道連接用后卡套的表面功能性強(qiáng)化，使得滲層強(qiáng)度、塑韌性和耐腐蝕性能得到有機(jī)結(jié)合。富 Cr 滲氮層可應(yīng)用于由不銹鋼合金制成的管道連接用后卡套的表面功能性強(qiáng)化，不僅可以顯著提高基體材料的表面強(qiáng)度、保證芯部材料具有足夠的塑韌性和耐腐蝕性能，而且滲層與基體結(jié)合強(qiáng)度高并能有效地抑制

16、裂紋的生成和擴(kuò)展，顯著改善了常規(guī)滲氮層容易開裂和剝落的現(xiàn)象。3、本發(fā)明富Cr 滲氮層的制備方法簡(jiǎn)單易行、成本較低。本發(fā)明以不銹鋼為基底材料，采用離子滲技術(shù)制備富Cr 滲氮層。經(jīng)過(guò)表面去除油污、在有機(jī)溶劑中超聲清洗后，將試樣置入離子滲設(shè)備的真空室內(nèi)，抽真空、加熱到一定的真空度和溫度，通氬氣對(duì)工件進(jìn)行離子轟擊清洗，于選定的時(shí)間周期內(nèi)調(diào)整氨氣、氬氣流量、真空室內(nèi)壓力、轟擊功率和保溫溫度、時(shí)間，獲得富Cr 滲氮層。該富 Cr 滲氮層的滲層厚度和硬度可調(diào)、滲層中 Cr 含量高，滲層不僅具有足夠的表面強(qiáng)度、良好的塑韌性和耐腐蝕性能，而且抑制滲層開裂和剝落的作用尤為顯著。4、采用本發(fā)明制備的富Cr 滲氮層具

17、有優(yōu)良的綜合性能，滲層中Cr 含量為 20-40wt% ，滲層硬度在 Hv 0.3400-800 范圍內(nèi)、滲層厚度在0.02-0.1 毫米范圍內(nèi)根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。這種富Cr 滲氮層的主要優(yōu)點(diǎn)有：（ 1）滲層與基體之間的結(jié)合強(qiáng)度高，1 千萬(wàn)次耐振動(dòng)試驗(yàn)后未發(fā)現(xiàn)滲層剝落現(xiàn)象；（ 2）可以有效地抑制滲層的開裂和剝落；（ 3）適當(dāng)?shù)谋砻鎻?qiáng)度、良好的塑韌性和耐腐蝕性能；（ 4）優(yōu)越的抗疲勞性能。 （5）工藝簡(jiǎn)單，成本低，無(wú)污染。附圖說(shuō)明：圖 1 富 Cr 滲氮處理后不銹鋼制管道連接用后卡套照片。圖 2 實(shí)施例 1 富 Cr 滲氮層的端面形貌。具體實(shí)施方式：實(shí)施例 1經(jīng)過(guò)表面去除油污、在三氯乙烯有機(jī)溶劑中

18、超聲清洗10 分鐘后， 將 316 不銹鋼后卡套取出并置入離子滲設(shè)備的真空室內(nèi)，抽真空至1Pa，通純氬使真空室內(nèi)壓力至5Pa，給工件加負(fù)偏壓由0 伏并逐漸升至850 伏同時(shí)進(jìn)行離子轟擊清洗3 分鐘；調(diào)整氨氣流量使得真空室內(nèi)壓力至200Pa、給工件加負(fù)偏壓由0 伏并逐漸升高至600 伏，同時(shí)通過(guò)離子轟擊使得工件溫度逐漸升高到480，保溫403分鐘；然后，在3 分鐘內(nèi)逐漸減少氨氣流量至0，與此同時(shí)導(dǎo)入氬氣并逐漸增加其流量使得真空室壓力保持在 300Pa ，繼續(xù)保溫40 分鐘后隨爐冷卻至 200以下取出，得到富Cr 滲氮層。如圖1 所示，富 Cr 滲氮處理后不銹鋼制管道連接用后卡套照片。如圖2 所示

19、，實(shí)施例1 富 Cr 滲氮層的端面形貌。本發(fā)明對(duì)制備好的滲氮試樣進(jìn)行了硬度和厚度測(cè)試，具體測(cè)試方法如下：測(cè)試設(shè)備：日本制造SHIMAZU M84207型顯微硬度計(jì)；載荷： 15gf ；加載時(shí)間： 15 秒；具體操作方法如下：首先用丙酮將試樣表面清洗干凈，然后把試樣放在玻璃板上（測(cè)定面向上） ，確定試樣與玻璃板之間無(wú)間隙后，一塊兒放到載物臺(tái)上，先用400 倍顯微鏡觀察試樣表面，確定測(cè)定硬度部位，然后自動(dòng)加載15gf 保持 15秒，標(biāo)定壓痕對(duì)角線長(zhǎng)度，打印出硬度值，每個(gè)樣品測(cè)三點(diǎn)取平均值。另外，利用同一設(shè)備還測(cè)定了滲層的厚度，測(cè)試結(jié)果均列于表1。本發(fā)明利用電子探針對(duì)滲氮層以及基體中的Cr 含量進(jìn)行

20、了定點(diǎn)定量測(cè)定，在相近部位測(cè)定3 點(diǎn)取平均值，結(jié)果列于表2。表 1 實(shí)施例 1 富 Cr 滲氮層的硬度和厚度試樣編號(hào)滲層硬度（ Hv 0.3）滲層厚度（ mm）外 刃內(nèi) 刃基 體外 刃內(nèi) 刃16806702200.0460.04726716602250.0480.04836786662160.0470.048表 2實(shí)施例 1 富 Cr 滲氮層與基體中的Cr 含量試樣編號(hào)Cr 含量（ wt% ）基體滲氮層A32.6517.98B31.2417.69C32.0517.84實(shí)施例 2與實(shí)施例1 不同之處在于：經(jīng)過(guò)表面去除油污、在三氯乙烯有機(jī)溶劑中超聲清洗8 分鐘后，將304 不銹鋼制后卡套取出并置入離子滲設(shè)備的真空室內(nèi)，抽真空至0.6Pa，通純氬使真空室內(nèi)壓力至7Pa，給工件加負(fù)偏壓由0伏并逐漸升至700 伏同時(shí)進(jìn)行離子轟擊清洗4 分鐘；調(diào)整氨氣流量使得真空室內(nèi)壓力至400Pa、給工件加負(fù)偏壓由0 伏并逐漸升高至420 伏，同時(shí)通過(guò)離子轟擊使得工件溫度逐漸升高到560，保溫 50 分鐘；然后，在5 分鐘內(nèi)逐漸