CN109666885A - 一种拉杆耐磨层的离子氮化加工方法 - Google Patents

一种拉杆耐磨层的离子氮化加工方法 Download PDF

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夏增富
夏瑜键
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Zhejiang Huading Machinery Co., Ltd.
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ZHEJIANG HUAYE PLASTICS MACHINERY CO Ltd
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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
    • C23C8/36—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases using ionised gases, e.g. ionitriding
    • C23C8/38—Treatment of ferrous surfaces

Abstract

一种拉杆耐磨层的离子氮化加工方法，先将拉杆置于氮化炉中，通入氮气和氢气，温度430～570℃，氢气体积20～90％，氮气体积20～90％，炉内压力400～500Pa，氮化反应15～17小时；再通入丙烷，丙烷的流量50～200ml/min，并继续通入氮气和氢气，使氮气和氢气在氮化炉体积比保持不变，保持炉内温度与压力不变，保持3～8小时；中断输入氮气与丙烷，通入氧气，氢气，氢气体积85～95％，氧气体积8～12％，温度520～550℃，氧化时间50～70分钟；将拉杆冷却后取出，上述的百分比均为体积百分比。其优点在于：无需使用铬金属，绿色环保，耐磨层抗疲劳强度高、耐腐蚀性能好、表面光滑、坚固耐用。

Description

一种拉杆耐磨层的离子氮化加工方法
技术领域
本发明涉及一种拉杆制作技术领域，尤其指一种一种拉杆耐磨层的离子氮化加工方法。
背景技术
现有一种申请号为CN201510102630.4名称为《一种提高氮碳共渗强化层表面致密性的复合热处理工艺》的中国发明专利公开了一种提高氮碳共渗强化层表面致密性的复合热处理工艺，该工艺步骤主要包括580℃±10℃、0.5～1.5h，且实验氮化势值为0.40～0.80atm-1/2的短时低氮势氮碳共渗及680℃±10℃的奥氏体化处理的复合工艺和180℃±10℃的等温时效处理。该发明的热处理工艺操作简便，易于实现，有效抑制了奥氏体化处理期间的脱氮行为，解决了氮碳共渗强化层因孔洞而疏松的问题，并获得了完全致密的表面强化层。通过该发明的热处理工艺处理后的钢材料工件的表面硬度、韧性、光洁度和耐磨性均获得进一步提高。然而，该工艺用氮量不易控制，操作不方便，因此该工艺还需进一步改进。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种无需使用铬金属，绿色环保，能制成抗疲劳强度高、耐腐蚀性能好、表面光滑、坚固耐用的拉杆耐磨层的环保加工方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：本拉杆耐磨层的离子氮化加工方法，其特征在于：包括以下步骤，
一、拉杆氮化，将拉杆置于氮化炉中，升温氮化炉同时向氮化炉中通入氮气和氢气，保持氮化炉的温度为430～570℃，氢气的体积在氮化炉中保持为20～90％，氮气的体积在氮化炉中保持为20～90％，保持氮化炉内压力为400～500Pa，使拉杆在氮化炉中氮化反应至15～17小时；
二、氮碳共渗，拉杆在氮化炉中反应至15～17小时后，向氮化炉中通入丙烷，丙烷的流量为50～200ml/min，并继续向氮化炉中通入氮气和氢气，使氮气和氢气在氮化炉体积比保持不变，同时保持炉内温度与压力不变，使拉杆在氮化炉中保持时间至3～8小时；
三、拉杆氧化，拉杆在氮化炉中反应至3～8小时后，中断向氮化炉中输入氮气与丙烷，同时向氮化炉中通入氧气，并继续向氮化炉中输入氢气，使氮化炉中的氢气体积保持为85～95％，氧气的体积保持为8～12％，保持氮化炉温度为520～550℃，使拉杆在氮化炉中氧化时间至50～70分钟；
四、拉杆冷却，将已氧化的拉杆冷却后取出，即完成拉杆表面耐磨层的离子氮化加工，上述的百分比均为体积百分比。
作为改进，步骤一中，拉杆可优选置于氮化炉中的阴极盘上通电加热而进行离子氮化。
作为改进，步骤一中，氢气与氮气的流量可优选分别通过各自管道上的阀门进行实时调节，保持氮化炉内的氢气与氮气的反应比为3:1。
作为改进，步骤一中，炉内温度可优选为480～500℃,氮气的流量可优选控制为60～80L/min。
作为改进，步骤一的反应时间可优选为16小时。
作为改进，步骤三的持续时间可优选为60min。
作为改进，拉杆冷却可优选是指拉杆在断电断气后的氮化炉中自然冷却至室温。
作为改进，将成品拉杆进行抽样检测，保持拉杆周面上的渗氮层厚度大于0.5mm的面积比率大于98％，即为合格的成品拉杆。
进一步改进，将冷却后的拉杆再经过精加工至拉杆的尺寸达到图纸公差-0.01～0.01mm，即为成品拉杆。
进一步改进，将合格的成品拉杆在拉杆表面上涂上防锈脂或漆后，包装入库。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本环保加工方法通过渗氮工艺制作拉杆的耐磨层，经过拉杆氮化、氮碳共渗和拉杆氧化后，拉杆的表层能形成厚度大于0.5mm硬度大于900HV的渗氮层，相比于现有技术中镀铬的拉杆，具有更高的硬度、抗疲劳强度和更出色的耐腐蚀性能，延长拉杆的使用寿命；而且，本发明采用丙烷、氮气、氢气与氧气进行拉杆表面处理，省去了铬金属，从而避免了氰化钾和氰化钠的使用，更加绿色环保；还有气体能弥漫在拉杆周围与拉杆各个角落充分反应，使拉杆表面的渗氮层更为均匀，改善拉杆表面的光滑程度，降低摩擦系数，使拉杆表面更为平整；拉杆在进行离子氮化时，由于氮气与氢气可以实时调节，因此氮化炉内的气体比例能更好地促进拉杆表面渗氮层的生成，拉杆加工效率更高，效果更好。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。
本实施例的拉杆耐磨层的离子氮化加工方法，包括以下步骤，
一、拉杆氮化，将拉杆置于氮化炉中，升温氮化炉同时向氮化炉中通入氮气和氢气，保持氮化炉的温度为430～570℃，氢气的体积在氮化炉中保持为20～90％，氮气的体积在氮化炉中保持为20～90％，保持氮化炉内压力为400～500Pa，使拉杆在氮化炉中氮化反应至15～17小时；
二、氮碳共渗，拉杆在氮化炉中反应至15～17小时后，向氮化炉中通入丙烷，丙烷的流量为50～200ml/min，并继续向氮化炉中通入氮气和氢气，使氮气和氢气在氮化炉体积比保持不变，同时保持炉内温度与压力不变，使拉杆在氮化炉中保持时间至3～8小时；
三、拉杆氧化，拉杆在氮化炉中反应至3～8小时后，中断向氮化炉中输入氮气与丙烷，同时向氮化炉中通入氧气，并继续向氮化炉中输入氢气，使氮化炉中的氢气体积保持为85～95％，氧气的体积保持为8～12％，保持氮化炉温度为520～550℃，使拉杆在氮化炉中氧化时间至50～70分钟；
四、拉杆冷却，将已氧化的拉杆冷却后取出，即完成拉杆表面耐磨层的离子氮化加工，上述的百分比均为体积百分比。
步骤一中，拉杆置于氮化炉中的阴极盘上通电加热而进行离子氮化。步骤一中，氢气与氮气的流量分别通过各自管道上的阀门进行实时调节，保持氮化炉内的氢气与氮气的反应比为3:1。步骤一中，炉内温度为480～500℃,氮气的流量控制为60～80L/min。步骤一的反应时间为16小时。步骤三的持续时间为60min。拉杆冷却是指拉杆在断电断气后的氮化炉中自然冷却至室温。将成品拉杆进行抽样检测，保持拉杆周面上的渗氮层厚度大于0.5mm的面积比率大于98％，即为合格的成品拉杆。将冷却后的拉杆再经过精加工至拉杆的尺寸达到图纸公差-0.01～0.01mm，即为成品拉杆。将合格的成品拉杆在拉杆表面上涂上防锈脂或漆后，包装入库。抽样检测的具体方法为，在每一千根拉杆中抽取一根拉杆，将拉杆沿轴向选取若干个抽样截面，并依次径向切割切开抽样截面测量渗氮层厚度，统计得到是否满足上述条件。

Claims (10)

1.一种拉杆耐磨层的离子氮化加工方法，其特征在于：包括以下步骤，
一、拉杆氮化，将拉杆置于氮化炉中，升温氮化炉同时向氮化炉中通入氮气和氢气，保持氮化炉的温度为430～570℃，氢气的体积在氮化炉中保持为20～90％，氮气的体积在氮化炉中保持为20～90％，保持氮化炉内压力为400～500Pa，使拉杆在氮化炉中氮化反应至15～17小时；
二、氮碳共渗，拉杆在氮化炉中反应至15～17小时后，向氮化炉中通入丙烷，丙烷的流量为50～200ml/min，并继续向氮化炉中通入氮气和氢气，使氮气和氢气在氮化炉体积比保持不变，同时保持炉内温度与压力不变，使拉杆在氮化炉中保持时间至3～8小时；
三、拉杆氧化，拉杆在氮化炉中反应至3～8小时后，中断向氮化炉中输入氮气与丙烷，同时向氮化炉中通入氧气，并继续向氮化炉中输入氢气，使氮化炉中的氢气体积保持为85～95％，氧气的体积保持为8～12％，保持氮化炉温度为520～550℃，使拉杆在氮化炉中氧化时间至50～70分钟；
四、拉杆冷却，将已氧化的拉杆冷却后取出，即完成拉杆表面耐磨层的离子氮化加工，上述的百分比均为体积百分比。
2.根据权利要求1所述的离子氮化加工方法，其特征在于：步骤一中，拉杆置于氮化炉中的阴极盘上通电加热而进行离子氮化。
3.根据权利要求1所述的离子氮化加工方法，其特征在于：步骤一中，氢气与氮气的流量分别通过各自管道上的阀门进行实时调节，保持氮化炉内的氢气与氮气的反应比为3:1。
4.根据权利要求1所述的离子氮化加工方法，其特征在于：步骤一中，炉内温度为480～500℃,氮气的流量控制为60～80L/min。
5.根据权利要求1所述的离子氮化加工方法，其特征在于：步骤一的反应时间为16小时。
6.根据权利要求1所述的离子氮化加工方法，其特征在于：步骤三的持续时间为60min。
7.根据权利要求1所述的离子氮化加工方法，其特征在于：拉杆冷却是指拉杆在断电断气后的氮化炉中自然冷却至室温。
8.根据权利要求1至7中任一所述的离子氮化加工方法，其特征在于：将成品拉杆进行抽样检测，保持拉杆周面上的渗氮层厚度大于0.5mm的面积比率大于98％，即为合格的成品拉杆。
9.根据权利要求8所述的离子氮化加工方法，其特征在于：将冷却后的拉杆再经过精加工至拉杆的尺寸达到图纸公差-0.01～0.01mm，即为成品拉杆。
10.根据权利要求9所述的离子氮化加工方法，其特征在于：将合格的成品拉杆在拉杆表面上涂上防锈脂或漆后，包装入库。
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