專利名稱：金屬表面鹽浴氮碳共滲的方法
技術領域：
本發明涉及金屬表面熱處理的方法，具體涉及一種金屬表面鹽浴氮碳共滲的方法。
背景技術：
隨著科技的不斷進步，工件的服役條件變得越來越苛刻，因此對金屬零件表面性能的要求越來越高。對于金屬零件來說，耐磨、高強度、美觀是金屬零件表面的基本要求。氮碳共滲是同時向工件表面滲入氮元素和碳元素，而改變鋼鐵材料組織形態，因而也改變鋼鐵材料在靜載荷和交變應力下的強度性能、摩擦性、成形性及耐腐蝕性。工件經氮碳共滲后，表面獲得共滲組織。在所有工業領域中，應用氮碳共滲提高鋼鐵材料強度、抗磨性、抗咬合性能和抗腐蝕性能已在技術上獲得廣泛應用。·鹽浴氮碳共滲也稱液體氮碳共滲，是在含有活性氮原子和活性碳原子的熔鹽液中完成氮和碳滲入工件表面的過程，具有設備簡單、操作方便、滲速快、生產成本低等優點。早期的鹽浴氮碳共滲所用的鹽主要是含有氰化鈉和氰化鉀的氰鹽，氰鹽溶化后經過氧化產生氰酸鹽，再由氰酸鹽氧化或分解獲取活性氮原子和活性碳原子。氰鹽鹽浴穩定性好，流動性也好，共滲質量穩定，但其毒性較大，現已很少使用。現有的鹽浴氮碳共滲技術，其鹽浴主要由尿素、碳酸鹽(M2CO3)以及適量的稀土催化劑和氧化劑組成，其中尿素熱分解產生[N]、[C]原子，主要發生如下各式所列的化學反應
權利要求
1.一種金屬表面鹽浴氮碳共滲的方法，其特征在于包括以下步驟 ①工件的清洗，將待滲工件表面的油污去除，干燥后待處理； ②工件的裝夾，將步驟①得到的清洗干凈的工件裝于工裝夾具上，保證工件待滲面不相互接觸，將工件擺放均勻； ③工件的預熱，將步驟②得到的裝夾好工件的料具吊入預熱爐中進行預熱，控制預熱爐內的溫度在400°C 450°C之間，將工件保溫30 60分鐘，使得工件充分均勻地預熱； ④氮碳共滲，將步驟③得到的預熱后的工件轉移入鹽浴爐內，將工件浸入鹽浴中，在溫度為535°C 585°C的鹽浴中保留30 180分鐘完成氮碳共滲； 從處理第一批待滲工件開始，每12h 24h從鹽浴爐中取鹽樣，測定鹽浴中氰化物的濃度，當鹽浴中氰化物的質量百分含量達到或超過3wt%時，則向鹽浴爐中加入含硫化合物降低氰化物的質量百分含量至3wt%以下，所述含硫化合物為硫化鈉、硫化鉀、亞硫酸鈉或亞硫酸鉀中的一種； 從處理第一批待滲工件開始，每12h 24h從鹽浴爐中取鹽樣，測定鹽浴中CNO_的濃度，當鹽浴中CNO-的質量百分含量低于設定值時，向鹽浴爐內投加再生鹽調整鹽浴中CNO-的質量百分含量使其達到35% 38% ;所述設定值為33wt% 34wt% ； ⑤冷卻，將步驟④得到的氮碳共滲后的工件出爐冷卻； ⑥清洗，將步驟⑤得到的冷卻后的共滲件用水清洗，去除工件表面殘存的鹽； ⑦烘干浸油，將步驟⑥得到的清洗后的工件烘干后，在熱機油中浸泡，保證工件表面光亮，從而完成金屬表面鹽浴氮碳共滲。
2.根據權利要求I所述的金屬表面鹽浴氮碳共滲的方法，其特征在于步驟④中，氮碳共滲時，用于氮碳共滲的鹽浴的原料為混合鹽，所述混合鹽的組分及其質量百分含量如下(NH2)2CO 為 35% 45%, K2CO3 為 35% 45%, Na2CO3 為 10% 30% ;混合鹽的熔點為 445。。 455°C，熔融態比重為I. 70 I. 75。
3.根據權利要求2所述的金屬表面鹽浴氮碳共滲的方法，其特征在于步驟④中，氮碳共滲時，鹽浴中CN0_的質量百分含量控制在33% 38%。
4.根據權利要求I所述的金屬表面鹽浴氮碳共滲的方法，其特征在于步驟④中，氮碳共滲時，當鹽浴中氰化物的濃度達到或超過3wt%而向鹽浴爐內加入的含硫化合物的投加量為鹽浴爐中鹽浴質量的I X ΙΟ、 30X 10_2%。
5.根據權利要求4所述的金屬表面鹽浴氮碳共滲的方法，其特征在于步驟④中，氮碳共滲時，當鹽浴中氰化物的濃度達到或超過3wt%而向鹽浴爐內加入的含硫化合物的投加量為鹽浴爐中鹽浴質量的2X 10_2% 20X 10_2%。
6.根據權利要求5所述的金屬表面鹽浴氮碳共滲的方法，其特征在于步驟④中，氮碳共滲時，當鹽浴中氰化物的濃度達到或超過3wt%而向鹽浴爐內加入的含硫化合物的投加量為鹽浴爐中鹽浴質量的5X 10_2% 8X 10_2%。
7.根據權利要求4至6之一所述的金屬表面鹽浴氮碳共滲的方法，其特征在于步驟④中，氮碳共滲時，向鹽浴爐內加入的含硫化合物為硫化鉀或硫化鈉。
8.根據權利要求I所述的金屬表面鹽浴氮碳共滲的方法，其特征在于步驟④中，所添加的再生鹽為山東安丘亞星熱處理材料有限公司生產的Z-2型再生鹽或者是德國Degussa公司的Tenifer-TF-I工藝所用的REG-1再生鹽。
全文摘要
本發明公開了一種金屬表面鹽浴氮碳共滲的方法，包括以下步驟①工件的清洗；②工件的裝夾；③工件的預熱；④氮碳共滲，將步驟③預熱后的工件轉移入鹽浴爐內，將工件浸入鹽浴中，在溫度為535℃～585℃的鹽浴中保留30～180分鐘完成氮碳共滲；從處理第一批待滲工件開始，每12h～24h從鹽浴爐中取鹽樣，測定鹽浴中氰化物和氰酸根的濃度，當鹽浴中氰化物的質量百分含量超過3wt%，向鹽浴爐中加入含硫化合物降低氰化物含量，并向鹽浴爐中添加再生鹽；氮碳共滲完成后，將工件冷卻，清洗，烘干浸油。本發明的金屬表面鹽浴氮碳共滲的方法在共滲過程中向鹽浴組合物中添加含硫化合物，降低氰化物的含量并提高再生鹽的再生能力。
文檔編號C23C8/54GK102899604SQ201210367520
公開日2013年1月30日 申請日期2012年9月27日 優先權日2012年9月27日
發明者黃 俊, 徐寧 申請人:南車戚墅堰機車車輛工藝研究所有限公司