專利名稱：鑄鐵活塞環(huán)的氮化裝置及氮化工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于鑄鐵活塞環(huán)熱處理技術領域，更具體涉及一種鑄鐵活塞環(huán)的氮化裝置及氮化 工藝。
技術背景氮化是一種將氮元素滲入活塞環(huán)表面層的化學熱處理方法，以強化活塞環(huán)表面為目的，使 活塞環(huán)具有1、更高的表面硬度和耐磨性；2.更高的疲勞強度；3、更小的變形；4、較高 的抗"咬合"性能；5、提高抗蝕性。目前，國內大部分活塞環(huán)生產(chǎn)廠家只對鋼質活塞環(huán)進行氮 化處理，且氮化過程、工藝等比較成熟，而對鑄鐵活塞環(huán)的氮化過程、工藝等不甚了解，產(chǎn) 品難以滿足客戶要求。因此，提供一種新型的鑄鐵活塞環(huán)氮化技術具有一定的實際意義和市 場需求。 發(fā)明內容本發(fā)明的目的是提供一種鑄鐵活塞環(huán)的氮化裝置及其氮化工藝；該裝置結構合理，工藝 流程合理，操作簡單，生產(chǎn)成本低，處理后的產(chǎn)品性能可靠，完全能滿足客戶需求，適用于 車用鑄鐵活塞環(huán)氣環(huán)或油環(huán)的氮化。本發(fā)明的鑄鐵活塞環(huán)的氮化裝置包括氮化爐，所述氮化爐設置有氮氣進氣管、氨氣進氣 管、混合氣體排出管、四氯化碳滴定裝置和爐內壓力指示裝置；所述混合氣體排出管另一端 連接氨分解率測定儀。本發(fā)明的所述工藝的過程為(1) 氮化前的準備工作清洗、干燥、酸洗、清洗和烘干；(2) 氮化，使用工業(yè)氮化爐，采用氣體氮化A、 準備階段a) 檢査氨氣、氮氣、干燥劑是否充足；b) 清潔爐膛、爐蓋、掛具，疏通管道并確認管道暢通；c) 將酸洗干凈、無油污和水漬的環(huán)平整緊密裝掛在掛具上，開口朝上；d) 將掛好的環(huán)緩慢地吊入爐內；e) 在密封圈上涂上一層硅膠與陶土混合劑，蓋上爐蓋并緊固螺栓；f) 插入熱電偶，接好氨氣、廢氣管道；g) 調整廢氣入水位置，使爐內壓力為600 700mm水柱；B、 升溫階段a) 正常升溫至540'C后，點滴四氯化碳，點滴速度為8滴/分鐘，時間為1小時，每爐總量 為60~100ml，當氨氣分解率超高時點滴時間按上限控制；b) 每半小時檢查一次氨氣分解率，調整氨氣流量，使氨氣分解率符合工藝曲線； C)四氯化碳滴定完后，打開廢氣出口，以后每半小時打開一次；d)保持540'C，保溫4小時。 C、降溫階段a) 保溫結束，停止加熱；b) 關閉氨氣，通入氮氣，并注意爐內壓力；此時爐內壓力保持在600 700mm水柱；c) 當爐溫降至200'C時，關閉氮氣，出爐，空氣中冷卻。 本發(fā)明的顯著優(yōu)點是本發(fā)明的裝置結構合理，工藝流程合理，操作簡單，生產(chǎn)成本低，處理后的產(chǎn)品性能可靠，完全能滿足客戶需求，適用于車用鑄鐵活塞環(huán)氣環(huán)或油環(huán)的氮化；滿足市場需要，具有極高的經(jīng)濟效益。


圖1是本發(fā)明的裝置簡易示意圖，其中l(wèi)氨分解率測定儀；2爐內壓力指示裝置；3四 氯化碳滴定裝置；4氮化爐；5氮氣儲氣瓶；6氨氣發(fā)生裝置；7水槽；8干燥器；9混合 氣體排出管；10氮氣進氣管，11氨氣進氣管。圖2是本發(fā)明的氣體氮化工藝流程曲線圖。
具體實施方式
鑄鐵活塞環(huán)的氮化裝置，如圖1所示，包括氮化爐4，所述氮化爐設置有氮氣進氣管10、 氨氣進氣管ll、混合氣體排出管9、四氯化碳滴定裝置3和爐內壓力指示裝置2;所述混合氣體排出管9另一端連接氨分解率測定儀1;氮氣進氣管10另一端連接有氮氣儲氣瓶5;氨氣進氣管另一端通過干燥器8連接氨氣發(fā)生裝置6。氮化工藝過程為(1) 氮化前的準備工作清洗、干燥、酸洗、清洗和烘干；(2) 氮化，使用工業(yè)氮化爐，采用氣體氮化-A、準備階段a) 檢查氨氣、氮氣、干燥劑是否充足；b) 清潔爐膛、爐蓋、掛具，疏通管道并確認管道暢通；C)將酸洗干凈、無油污和水漬的環(huán)平整緊密裝掛在掛具上，開口朝上；d) 將掛好的環(huán)緩慢地吊入爐內；e) 在密封圈上涂上一層硅膠與陶土混合劑，蓋上爐蓋并緊固螺栓；f) 插入熱電偶，接好氨氣、廢氣管道；g) 調整廢氣入水位置，使爐內壓力為600 700mm水柱； B、升溫階段a) 正常升溫至540'C后，點滴四氯化碳，點滴速度為8滴/分鐘，時間為1小時，每爐總 量為60~100ml，當氨氣分解率超高時點滴時間按上限控制；b) 每半小時檢查一次氨氣分解率，調整氨氣流量，使氨氣分解率符合工藝曲線； C)四氯化碳滴定完后，打開廢氣出口，以后每半小時打開一次；d)保持54(TC，保溫4小時。 C、降溫階段a) 保溫結束，停止加熱；b) 關閉氨氣，通入氮氣，并注意爐內壓力；此時爐內壓力保持在600 700mm水柱；c) 當爐溫降至200'C時，關閉氮氣，出爐，空氣中冷卻。 清洗為除去活塞環(huán)表面的油漬、銹斑或其它渣滓，所述清洗劑一般采用汽油，清洗后的活塞環(huán)及時吹干或晾干。酸洗為除去活塞環(huán)表面的氧化膜，酸洗一般采用體積濃度為5%稀硫酸或加入少量的體 積濃度為3%稀硝酸溶液，時間3 5分鐘，然后用氫氧化鈉溶液中和至中性，時間30秒 1 分鐘，用流動水沖洗。烘干一般在專用的烘干爐中進行，烘干后的活塞環(huán)表面呈土黃色。以下實施例進一步說明本發(fā)明，但是本發(fā)明不僅限于此 實施例1氮化工藝過程為(3) 氮化前的準備工作清洗、干燥、酸洗、清洗和烘干；(4) 氮化，使用工業(yè)氮化爐，采用氣體氮化 A、準備階段a) 檢査氨氣、氮氣、干燥劑是否充足；b) 清潔爐膛、爐蓋、掛具，疏通管道并確認管道暢通；C)將酸洗干凈、無油污和水漬的環(huán)平整緊密裝掛在掛具上，開口朝上；d) 將掛好的環(huán)緩慢地吊入爐內；e) 在密封圈上涂上一層硅膠與陶土混合劑，蓋上爐蓋并緊固螺栓；f) 插入熱電偶，接好氨氣、廢氣管道；g)調整廢氣入水位置，使爐內壓力為600mm水柱；B、升溫階段:a)b)c)d)正常升溫至54(TC后，點滴四氯化碳，點滴速度為8滴/分鐘，時間為1 小時，每爐總量為60ml，當氨氣分解率超高時點滴時間按上限控制； 每半小時檢査一次氨氣分解率，調整氨氣流量，使氨氣分解率符合工藝 曲線；四氯化碳滴定完后，打開廢氣出口，以后每半小時打開一次； 保持540'C，保溫4小時。C、降溫階段d)e)0保溫結束，停止加熱;關閉氨氣，通入氮氣，并注意爐內壓力；此時爐內壓力保持在600mm水 柱；當爐溫降至200'C時，關閉氮氣，出爐，空氣中冷卻。 清洗為除去活塞環(huán)表面的油漬、銹斑或其它渣滓，所述清洗劑一般采用汽油，清洗后的 活塞環(huán)及時吹干或晾干。酸洗為除去活塞環(huán)表面的氧化膜，酸洗一般采用體積濃度為5%稀硫酸溶液，時間3分 鐘，然后用氫氧化鈉溶液中和至中性，時間30秒，用流動水沖洗。烘干一般在專用的烘干爐中進行，烘干后的活塞環(huán)表面呈土黃色。 實施例2氮化工藝過程為(1) 氮化前的準備工作清洗、干燥、酸洗、清洗和烘干；(2) 氮化，使用工業(yè)氮化爐，采用氣體氮化A、 準備階段a) 檢査氨氣、氮氣、干燥劑是否充足；b) 清潔爐膛、爐蓋、掛具，疏通管道并確認管道暢通；c) 將酸洗干凈、無油污和水漬的環(huán)平整緊密裝掛在掛具上，開口朝上；d) 將掛好的環(huán)緩慢地吊入爐內；e) 在密封圈上涂上一層硅膠與陶土混合劑，蓋上爐蓋并緊固螺栓；f) 插入熱電偶，接好氨氣、廢氣管道；g) 調整廢氣入水位置，使爐內壓力為700mm水柱;B、 升溫階段:a)b)c)d)正常升溫至540'C后，點滴四氯化碳，點滴速度為8滴/分鐘，時間為1 小時，每爐總量為100ml，當氨氣分解率超高時點滴時間按上限控制； 每半小時檢查一次氨氣分解率，調整氨氣流量，使氨氣分解率符合工藝 曲線；四氯化碳滴定完后，打開廢氣出口，以后每半小時打開一次； 保持540'C，保溫4小時。C、降溫階段:g) 保溫結束，停止加熱；h) 關閉氨氣，通入氮氣，并注意爐內壓力；此時爐內壓力保持在700mm水 柱；i) 當爐溫降至200'C時，關閉氮氣，出爐，空氣中冷卻。 清洗為除去活塞環(huán)表面的油漬、銹斑或其它渣滓，所述清洗劑一般采用汽油，清洗后的活塞環(huán)及時吹干或晾干。酸洗為除去活塞環(huán)表面的氧化膜，酸洗一般采用體積濃度為5%稀硫酸，加入少量的體 積濃度3%稀硝酸溶液，時間5分鐘，然后用氫氧化鈉溶液中和至中性，時間1分鐘，用流 動水沖洗。烘干一般在專用的烘干爐中進行，烘干后的活塞環(huán)表面呈土黃色。 實施例3氮化工藝過程為(3) 氮化前的準備工作清洗、干燥、酸洗、清洗和烘干；(4) 氮化，使用工業(yè)氮化爐，采用氣體氮化 A、準備階段a) 檢查氨氣、氮氣、干燥劑是否充足；b) 清潔爐膛、爐蓋、掛具，疏通管道并確認管道暢通；C)將酸洗干凈、無油污和水漬的環(huán)平整緊密裝掛在掛具上，開口朝上；d) 將掛好的環(huán)緩慢地吊入爐內；e) 在密封圈上涂上一層硅膠與陶土混合劑，蓋上爐蓋并緊固螺栓；f) 插入熱電偶，接好氨氣、廢氣管道；g) 調整廢氣入水位置，使爐內壓力為650mm水柱；B、升溫階段:a)正常升溫至540'C后，點滴四氯化碳，點滴速度為8滴/分鐘，時間為1b)c)d)C、降溫階段a)b)小時，每爐總量為80ml，當氨氣分解率超高時點滴時間按上限控制； 每半小時檢査一次氨氣分解率，調整氨氣流量，使氨氣分解率符合工藝 曲線；四氯化碳滴定完后，打開廢氣出口，以后每半小時打開一次； 保持540'C,保溫4小時。保溫結束，停止加熱；關閉氨氣，通入氮氣，并注意爐內壓力；此時爐內壓力保持在650mm水 柱；c)當爐溫降至20(TC時，關閉氮氣，出爐，空氣中冷卻。 清洗為除去活塞環(huán)表面的油漬、銹斑或其它渣滓，所述清洗劑一般采用汽油，清洗后的活塞環(huán)及時吹干或晾干。酸洗為除去活塞環(huán)表面的氧化膜，酸洗一般采用體積濃度為5%稀硫酸或加入少量的體積濃度3%稀硝酸溶液，時間4分鐘，然后用氫氧化鈉溶液中和至中性，時間40秒，用流動水沖洗。烘干一般在專用的烘干爐中進行，烘干后的活塞環(huán)表面呈土黃色。9
權利要求
1.一種鑄鐵活塞環(huán)的氮化裝置，其特征在于所述裝置包括氮化爐，所述氮化爐設置有氮氣進氣管、氨氣進氣管、混合氣體排出管、四氯化碳滴定裝置和爐內壓力指示裝置；所述混合氣體排出管另一端連接氨分解率測定儀。
2. 根據(jù)權利要求1所述的鑄鐵活塞環(huán)的氮化裝置，其特征在于所述氮氣進氣管另一端連 接有氮氣儲氣瓶。
3. 根據(jù)權利要求1所述的鑄鐵活塞環(huán)的氮化裝置，其特征在于所述氨氣進氣管另一端通 過干燥器連接氨氣發(fā)生裝置。
4. 一種采用如權利要求1、 2或3所述的氮化裝置進行鑄鐵活塞環(huán)的氮化工藝，其特征在于 所述工藝的過程為(1) 氮化前的準備工作清洗、干燥、酸洗、清洗和烘干；(2) 氮化，使用工業(yè)氮化爐，采用氣體氮化A、 準備階段a) 檢査氨氣、氮氣、干燥劑是否充足；b) 清潔爐膛、爐蓋、掛具，疏通管道并確認管道暢通；C)將酸洗干凈、無油污和水漬的環(huán)平整緊密裝掛在掛具上，開口朝上；d) 將掛好的環(huán)緩慢地吊入爐內；e) 在密封圈上涂上一層硅膠與陶土混合劑，蓋上爐蓋并緊固螺栓；f) 插入熱電偶，接好氨氣、廢氣管道；g) 調整廢氣入水位置，使爐內壓力為600 700mm水柱；B、 升溫階段a) 正常升溫至540'C后，點滴四氯化碳，點滴速度為8滴/分鐘，時間為1小時，每爐 總量為60 100ml，當氨氣分解率超高時點滴時間按上限控制；b) 每半小時檢査一次氨氣分解率，調整氨氣流量，使氨氣分解率符合工藝曲線；c) 四氯化碳滴定完后，打開廢氣出口，以后每半小時打開一次；d) 保持54(TC，保溫4小時； C、降溫階段a) 保溫結束，停止加熱；b) 關閉氨氣，通入氮氣，并注意爐內壓力；此時爐內壓力保持在600 700mm水柱；c) 當爐溫降至20(TC時，關閉氮氣，出爐，空氣中冷卻。
5. 根據(jù)權利要求4所述的鑄鐵活塞環(huán)的氮化工藝，其特征在于所述清洗為除去活塞環(huán)表 面的油漬、銹斑或其它渣滓，所述清洗劑采用汽油，清洗后的活塞環(huán)及時吹干或晾干。
6. 根據(jù)權利要求4所述的鑄鐵活塞環(huán)的氮化工藝，其特征在于所述酸洗為除去活塞環(huán)表面的氧化膜，酸洗采用體積濃度為5%稀硫酸或加入少量的體積濃度3%稀硝酸溶液，時 間3 5分鐘，然后用氫氧化鈉溶液中和至中性，時間30秒 1分鐘，用流動水沖洗。
7. 根據(jù)權利要求4所述的鑄鐵活塞環(huán)的氮化工藝，其特征在于所述烘干在專用的烘干爐 中進行，烘干后的活塞環(huán)表面呈土黃色。
全文摘要
本發(fā)明提供一種鑄鐵活塞環(huán)的氮化裝置及其氮化工藝；該氮化裝置包括氮化爐，所述氮化爐設置有氮氣進氣管、氨氣進氣管、混合氣體排出管、四氯化碳滴定裝置和爐內壓力指示裝置；所述混合氣體排出管另一端連接氨分解率測定儀；工藝過程為氮化前的準備工作，氮化過程的準備階段、升溫階段和降溫階段。本發(fā)明的裝置結構合理，工藝流程合理，操作簡單，生產(chǎn)成本低，處理后的產(chǎn)品性能可靠，完全能滿足客戶需求，適用于車用鑄鐵活塞環(huán)氣環(huán)或油環(huán)的氮化；滿足市場需要，具有極高的經(jīng)濟效益。
文檔編號C23G1/08GK101403087SQ20081007208
公開日2009年4月8日 申請日期2008年11月10日 優(yōu)先權日2008年11月10日
發(fā)明者肖信福 申請人:南平華閩汽車配件工業(yè)有限公司