本發明涉及一種氮化方法，尤其是一種鋯合金零件的表面氮化方法。
背景技術：
：鋯合金在300-500℃時對高溫、高壓水蒸氣表現出良好的耐蝕性，具有熱中子吸收截面小的突出優點，對多種酸、堿、鹽表現出優良的抗蝕性，在航空航天、核工業及化學工業領域中發揮著重要的作用，目前鋯合金的強化手段，主要以固溶強化為主，但強化效果并不顯著，鋯合金制造的零件，表面耐磨性較差。技術實現要素：本發明的目的是提供一種鋯合金零件的表面氮化方法，實現在鋯合金零件表面生成一層連續分布的質地堅硬有效保護層，提高其表面耐磨性。本發明的具體技術方案是：1、將鋯合金零件和同材質的隨爐氮化試片置于高溫離子氮化爐的陰極上，將氮化爐抽真空至30Pa以下后，開始升溫，所述的鋯合金材料包括Zr-702、Zr-705、Zr-2、Zr-4、Zr-1Nb、Zr-2.5Nb；2、升溫過程中，氮化爐的升溫速率為0.5～5℃/min，升溫至350～600℃時保溫1～2h；3、保溫結束后，通入氮源氣體，所述的氮源氣體包括氨氣、氮氣、氮氣和氬氣的混合氣或氮氣和氫氣的混合氣中的一種，氮源氣體裂解產生的活性氮原子向零件內部擴散、滲入；所述的氮源氣體的體積混合比見下表:氮源氣體組成N2N2：H2N2：ArNH3體積比—1：(2～8)1：(3～10)—4、繼續以0.5～3℃/min的升溫速率升溫至700～950℃范圍內進行保溫、氮化，氮化時間為10小時，氮化工藝參數為：保溫結束后，以30～150℃/h的冷卻速度，爐冷至350～600℃；5、關閉電源，隨爐冷至200℃以下打開爐門，取出爐氮化試片并檢測試片的有效氮化層深度x10h；6、若想要取得的有效氮化層深度x小于x10h，則氮化結束；若x大于x10h，則重復重復1-4步驟，其中第4步驟中的氮化時間為t＝[(x/x10h)2-1]×10+3；7、關閉電源，隨爐冷至200℃以下打開爐門，取出零件和試片，氮化完畢；8、對隨爐試片的氮化層進行檢測，當氮化層深度符合規定值時，零件合格，當氮化層深度未達到規定的氮化層深度時，視兩者差異程度，按6和7步驟進行補充氮化，直至氮化層深度符合規定值。本發明在高溫下進行氮化，并通過氮源氣體輸入、升溫、保溫、降溫等工藝，在零件表面生成一層ZrN膜層；生成的ZrN膜層具有高模量、高硬度，耐磨性良好，同時，ZrN陶瓷膜層耐蝕性良好，耐酸、耐堿性能大幅提高。具體實施方式一種鋯合金零件的表面氮化方法，所述的方法包括以下步驟：1、將鋯合金零件和同材質的隨爐氮化試片置于高溫離子氮化爐的陰極上，將氮化爐抽真空至30Pa以下后，開始升溫，所述的鋯合金材料包括Zr-702、Zr-705、Zr-2、Zr-4、Zr-1Nb、Zr-2.5Nb；2、升溫過程中，氮化爐的升溫速率為0.5～5℃/min，升溫至350～600℃時保溫1～2h；3、保溫結束后，通入氮源氣體，所述的氮源氣體包括氨氣、氮氣、氮氣和氬氣的混合氣或氮氣和氫氣的混合氣中的一種，氮源氣體裂解產生的活性氮原子向零件內部擴散、滲入；所述的氮源氣體的體積混合比見下表:氮源氣體組成N2N2：H2N2：ArNH3體積比—1：(2～8)1：(3～10)—4、繼續以0.5～3℃/min的升溫速率升溫至700～950℃范圍內進行保溫、氮化，氮化時間為10小時，氮化工藝參數為：保溫結束后，以30～150℃/h的冷卻速度，爐冷至350～600℃；5、關閉電源，隨爐冷至200℃以下打開爐門，取出爐氮化試片并檢測試片的有效氮化層深度x10h；6、若想要取得的有效氮化層深度x小于x10h，則氮化結束；若x大于x10h，則重復重復1-4步驟，其中第4步驟中的氮化時間為t＝[(x/x10h)2-1]×10+3；7、關閉電源，隨爐冷至200℃以下打開爐門，取出零件和試片，氮化完畢；8、對隨爐試片的氮化層進行檢測，當氮化層深度符合規定值時，零件合格，當氮化層深度未達到規定的氮化層深度時，視兩者差異程度，按6和7步驟進行補充氮化，直至氮化層深度符合規定值。實施例一種核工業用球閥由鋯合金702制造，根據服役要求，該鋯合金球閥需要在350℃下長期服役，為了減少球閥磨損，需要對球閥表面進行強化處理，使球閥表面硬度高于HV800，有效硬化層0.10mm以上，其具體步驟如下：1、鋯合金702材料制造的球閥和同材質的隨爐氮化試片，采用高溫離子氮化爐進行氮化，將氮化爐抽真空至10Pa后，開始升溫；2、由室溫開始加熱，離子氮化爐以2℃/min的速率進行升溫，升溫至400℃，在此溫度下保溫1h；3、保溫結束后，向離子氮化爐內通入氨氣；4、繼續以2℃/min的升溫速率升溫至750℃進行保溫、氮化，氮化時間為10小時，氮化工藝參數為：保溫結束后，以50℃/h的冷卻速度，爐冷至400℃；5、關閉電源，隨爐冷至130℃打開爐門，取出爐氮化試片并檢測試片的有效氮化層深度x10h＝0.11mm，大于設計給定有效氮化層深度，滲氮結束。根據對隨爐試片進行檢測，其表面三點硬度平均值為HV1216，有效氮化層深度為0.11mm，表明零件有效氮化層深度滿足要求。當前第1頁1 2 3