CN101580925A - 活塞杆盐浴处理氮化剂 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种活塞杆盐浴处理氮化剂，所述的氮化剂的组分及含量(重量百分数)如下：尿素CO(NH₂)₂：26～28％、纯碱Na₂CO₃：30～33％、碳酸钾K₂CO₃：13～20％、碳酸锂Li₂CO₃：10～13％、氟化钠NaF：余量。本发明配方简单、成本低廉，生产的活塞杆表面平滑、不漏气，耐腐蚀、耐磨性强，废品率低、使用寿命长。盐浴热处理将热处理与防腐蚀处理一次完成，处理温度低，时间短，能同时提高零件表面硬度、耐磨性、抗蚀性和疲劳强度，降低摩擦系数，变形小，无公害，同时降低了活塞杆的脆性，明显扩大了适应氮碳共渗的材料范围，即各种材质的处理均有良好的效果，具有优化加工工序，缩短生产周期，降低生产成本的优点。

Description

活塞杆盐浴处理氮化剂

技术领域

本发明涉及了一种化工制剂，特别是一种应用于活塞杆表面热处理氮化过程中使用的氮化剂。

背景技术

现有的活塞杆表面热处理氮化工艺主要采用氮化的方法，可以分为气体软氮化、液体软氮化及固体软氮化，现在人们使用的大多为气体软氮化，对于液体软氮化，由于对氮化液的配方没有掌握好，会产生以下问题：其一，氮化盐浴浓度高，而且氮化盐浴非常不稳定，老化比较快，处理的活塞杆容易在化合物外面形成大量的微孔区(疏松层)，造成活塞杆表面硬度低，抗蚀性和耐磨性差，其二，旧的氮化盐浴配方的原料含有氰化物，污染环境，损害工人的健康，不利于环保。由于氮化剂的缺陷，使得现在活塞杆表面氮化处理工艺尚不成熟，表面不光滑，会产生微孔，出现漏气等问题，另外，氮化后的活塞杆使用一段时间后表面会产生锈蚀、出现黄斑等问题，令活塞杆的使用寿命减短，质检不合格，次品率高。其三：生产周期长，能耗大，劳动条件差，渗氮质量不稳定，难以形成批量生产等。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新的活塞杆表面热处理氮化过程中使用的氮化液。

本发明的技术方案为：一种活塞杆表面处理氮化液，所述的氮化液的组分及含量(重量百分数)如下：

尿素CO(NH₂)₂：26～28％

纯碱Na₂CO₃：30～33％

碳酸钾K₂CO₃：13～20％

碳酸锂Li₂CO₃：10～13％

氟化钠NaF：余量。

本发明的有益效果为：本发明配方简单、成本低廉，使用本氮化液生产的活塞杆表面平滑、不漏气，耐腐蚀、耐磨性强，废品率低、使用寿命长。盐浴热处理将热处理与防腐蚀处理一次完成，处理温度低，时间短，能同时提高零件表面硬度、耐磨性、抗蚀性和疲劳强度，降低摩擦系数，变形小，无公害，同时降低了活塞杆的脆性，明显扩大了适应氮碳共渗的材料范围，即各种材质的处理均有良好的效果，具有优化加工工序，缩短生产周期，降低生产成本的优点。

具体实施方式

下面说明本发明的具体实施例：

具体实施例1：

一种活塞杆盐浴热处理工艺，包括如下步骤：

(1)活塞杆初加工

A、切断：将活塞杆按所定的长度进行切断；

B、退火：消除活塞杆应力；

C、校直；

D、粗磨：去除活塞杆表面铁锈等杂质；

E、高喷淬火：增加活塞杆表面硬度；

F、回火校直；

G、研磨：使得活塞杆的外径达到所定的尺寸。

(2)活塞杆表面热处理

A、清洗：将初加工完成的活塞杆放入超声波清洗机内在50℃的条件下清洗10分钟，然后用清水冲洗，以去除活塞杆表面的切削杂质；

B、预热烘干：将清洗完毕的活塞杆置于烘干机中在400℃的条件下加热10分钟，以去除活塞杆表面的水分，并增加活塞杆的温度；

C、氮化：将烘干的活塞杆置于盛有氮化剂的氮化池中氮化60分钟，氮化池的温度保持在555℃；其中，氮化剂的组成成份如下：尿素CO(NH₂)₂：26％，纯碱Na₂CO₃：30％，碳酸钾K₂CO₃：13％，碳酸锂Li₂CO₃：10％，氟化钠NaF：21％。几种化学物质(碳酸钾、碳酸钠、尿素、碳酸锂及氟化钠等)在高温下发生化学反应：CO(NH₂)₂+K₂CO₃→KCNO+CO₂+H₂O，生成含有氰酸根(CNO^-)的物质，CNO^-在高温下分解，反应产生活性高、渗入能力强的氮原子和碳原子，活性氮原子、碳原子在工件表面被吸收，形成固溶体或化合物，当工件表面的氮、碳浓度达到一定值后，氮、碳原子从表面的高浓度区向里层的低浓度区扩散。活塞杆浸入氮化盐浴中后，CNO^-的分解产生的N、C原子在工件表面形成高的N势和C势，由于N原子半径仅为铁原子的一半，而C原子半径更小，所以N、C原子可以在铁的点阵间隙中进行扩散。

具体分解形式：

4CNO^-→CO₃ ^-2+2CN^-+CO+2[N]

3Fe+[N]→Fe₃N

4Fe+[N]→Fe₄N

同时生成的CN^-与氧结合后，又生成CNO^-

CNO分解产生的CO，进而分解出C原子渗入工件，形成碳化物或固溶体

2CO→CO2+C

3Fe+C→Fe₃C

活塞杆在盐浴复合热处理过程中，随着N、C元素的不断渗入，达到一定浓度后，形成了高硬度的致密层——化合物层(Fe_2-3CN)。

D、氧化：将氮化完成的活塞杆置于氧化池中进行氧化20分钟，氧化池的温度保持在375℃；其中，氮化剂的组成成份如下：氢氧化钠：25％，氢氧化钾：12％，硝酸钠：63％。氧化过程中氧化池内的氧化剂变红时，向其中加入还原剂，使红色消失，还原剂的组分如下：木炭：75％，NH₄Cl：20％，高锰酸钾：5％。活塞杆氮化以后，进入氧化炉后，马上被氧化形成致密的Fe₃O₄氧化膜，

2Fe+O2→2FeO

4Fe+3O2→2Fe₂O₃

FeO+2Fe₂O₃→2Fe₃O₄

在大量处理工件，氧化盐浴会变红，由于盐浴中含有大量的Fe₂O₃。这时可以向氧化盐浴中加入还原剂，使红色的Fe₂O₃还原成Fe或铁的化合物，使红色消失，这样就不会使热处理出来的活塞杆表面发红现象，同时也延长了氧化盐浴的使用寿命。

E、冷却浸泡：将氧化完毕的活塞杆置于清水中冷却浸泡80分钟，用以冷却活塞杆的温度，并分解活塞杆表面的盐分；

F、清洗、烘干、抛光。

具体实施例2：

一种活塞杆盐浴热处理工艺，包括如下步骤：

(1)活塞杆初加工

A、切断：将活塞杆按所定的长度进行切断；

B、退火：消除活塞杆应力；

C、校直；

D、粗磨：去除活塞杆表面铁锈等杂质；

E、高喷淬火：增加活塞杆表面硬度；

F、回火校直；

G、研磨：使得活塞杆的外径达到所定的尺寸。

(2)活塞杆表面热处理

A、清洗：将初加工完成的活塞杆放入超声波清洗机内在50℃的条件下清洗10分钟，然后用清水冲洗，以去除活塞杆表面的切削杂质；

B、预热烘干：将清洗完毕的活塞杆置于烘干机中在400℃的条件下加热10分钟，以去除活塞杆表面的水分，并增加活塞杆的温度；

C、氮化：将烘干的活塞杆置于盛有氮化剂的氮化池中氮化60分钟，氮化池的温度保持在555℃；其中，氮化剂的组成成份如下：尿素CO(NH₂)₂：28％，纯碱Na₂CO₃：33％，碳酸钾K₂CO₃：20％，碳酸锂Li₂CO₃：13％，氟化钠NaF：6％。

D、氧化：将氮化完成的活塞杆置于氧化池中进行氧化20分钟，氧化池的温度保持在375℃；其中，氮化剂的组成成份如下：氢氧化钠：30％，氢氧化钾：18％，硝酸钠：52％。氧化过程中氧化池内的氧化剂变红时，向其中加入还原剂，使红色消失，还原剂的组分如下：木炭：80％，NH₄Cl：15％，高锰酸钾：5％。

E、冷却浸泡：将氧化完毕的活塞杆置于清水中冷却浸泡80分钟，用以冷却活塞杆的温度，并分解活塞杆表面的盐分；

F、清洗、烘干、抛光。

具体实施例3：

一种活塞杆盐浴热处理工艺，包括如下步骤：

(1)活塞杆初加工

A、切断：将活塞杆按所定的长度进行切断；

B、退火：消除活塞杆应力；

C、校直；

D、粗磨：去除活塞杆表面铁锈等杂质；

E、高喷淬火：增加活塞杆表面硬度；

F、回火校直；

G、研磨：使得活塞杆的外径达到所定的尺寸。

(2)活塞杆表面热处理

A、清洗：将初加工完成的活塞杆放入超声波清洗机内在50℃的条件下清洗10分钟，然后用清水冲洗，以去除活塞杆表面的切削杂质；

B、预热烘干：将清洗完毕的活塞杆置于烘干机中在400℃的条件下加热10分钟，以去除活塞杆表面的水分，并增加活塞杆的温度；

C、氮化：将烘干的活塞杆置于盛有氮化剂的氮化池中氮化60分钟，氮化池的温度保持在555℃；其中，氮化剂的组成成份如下：尿素CO(NH₂)₂：27％，纯碱Na₂CO₃：32％，碳酸钾K₂CO₃：15％，碳酸锂Li₂CO₃：11％，氟化钠NaF：9％。

D、氧化：将氮化完成的活塞杆置于氧化池中进行氧化20分钟，氧化池的温度保持在375℃；其中，氮化剂的组成成份如下：氢氧化钠：27％，氢氧化钾：15％，硝酸钠：58％。氧化过程中氧化池内的氧化剂变红时，向其中加入还原剂，使红色消失，还原剂的组分如下：木炭：70％，NH₄Cl：20％，高锰酸钾：10％。

E、冷却浸泡：将氧化完毕的活塞杆置于清水中冷却浸泡80分钟，用以冷却活塞杆的温度，并分解活塞杆表面的盐分；

F、清洗、烘干、抛光。

Claims (1)

1、一种活塞杆盐浴处理氮化剂，其特征在于：所述的氮化剂的组分及含量(重量百分数)如下：

尿素CO(NH₂)₂：26～28％

纯碱Na₂CO₃：30～33％

碳酸钾K₂CO₃：13～20％

碳酸锂Li₂CO₃：10～13％

氟化钠NaF：余量。