CN113930717A - 一种机械零部件生产盐浴复合处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种机械零部件生产盐浴复合处理工艺。本发明中的机械零部件生产盐浴复合处理工艺包括如下步骤：第一步，下料、机加工：外购原料根据产品要求进行机加工成型；第二步，磨光：将半成品工件表面打磨干净，去除表面氧化层；第三步，除油、清洗：使用碳酸钠作为除油剂，在除油水槽中进行；第四步，预热：预热工序在电加热的预热炉中进行；第五步，盐浴氮化：将工件吊入电加热的氮化炉进行盐浴处理；第六步，氧化：经过熔盐氮碳共渗工件后续氧化；第七步，水淬清洗、晾干：盐浴后进行水淬清洗然后取出挂件，自然晾干；第八步，防锈处理：经过处理后的工件表面刷上一层防锈油；第九步，检验：经检验合格的产品包装入库。
Description
技术领域
本发明涉及一种机械零部件生产盐浴复合处理工艺，属于机械零部件生产领域。
背景技术
现有技术中，高温盐浴化学热处理如熔盐渗金属(TD覆层处理)、渗硼是常见的表面超硬化处理方法，目前的盐浴处理工艺在对机械零部件加工时会产生有毒废气，对环境的污染较大，通常也采用蒸汽的方式进行加热，成本投入较大。
有鉴于此，在申请号为201510978026.8的专利文献中公开了一种纯水压元件的QPQ盐浴复合处理工艺。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理的机械零部件生产盐浴复合处理工艺。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：该机械零部件生产盐浴复合处理工艺，其特点在于：所述机械零部件生产盐浴复合处理工艺包括如下步骤：
第一步，下料、机加工：外购原料钢板材和钢棒材切割落料，然后根据产品要求利用数控中心、数控车床等进行机加工成型；
第二步，磨光：用磨光机将半成品工件表面打磨干净，去除表面氧化层；
第三步，除油、清洗：由于前道机加工过程中使用了切削液和切削油，因此为保证后续盐浴效果，需要进行除油，本申请使用碳酸钠作为除油剂，在除油水槽中进行，除油完成后再次采用清水清洗干净，清洗干净的工件装卡挂到吊具上，准备进行后续热处理加工；
第四步，预热：预热工序在电加热的预热炉中进行，预热温度360℃，处理时间一般为15min，预热的目的是去除工件表面水分，同时使工件升温，满足后续盐浴工艺要求；
第五步，盐浴氮化：采用QPQ盐浴技术，将工件吊入电加热的氮化炉进行盐浴处理，氮化盐中的氰酸根分解产生的活性氮原子渗入工件，在表面形成几种化合物组成的耐磨性和抗腐蚀性很高的化合层，使金属表面得到强化改性，耐磨性、抗蚀性和耐疲劳性同时得到大幅度提高；氮化炉首次使用时通常需要一次性添加基盐约1.3t，本申请盐浴氮化温度为560～570℃，炉中基盐处于熔融状态，形成氰酸根（CNO-）的氮化盐浴，由于加工过程中会产生消耗，因此需要定期添加基盐保持液面高度，当氰酸根浓度下降时，应向氮化炉内补加再生盐，使氰酸根含量维持在一定的浓度范围内，氮化炉加工处理时间一般为3h；
第六步，氧化：经过熔盐氮碳共渗工件后续氧化，经过共渗的工件直接转入氧化盐氧化时，不仅可在保留共渗层耐磨、减磨、抗疲劳等优良性能的前提下，使工件表面形成耐蚀性良好的四氧化三铁（Fe3O4）薄膜，同时将氮化后附着的极少量氰根（CN-）彻底分解，本申请采用电加热氧化炉，首次使用时需要向氧化炉中一次性添加约1.3t的氧化盐，随着反应的进行，氧化盐被消耗，因此需要定期添加氧化盐保证液面高度；
第七步，水淬清洗、晾干：盐浴后进行水淬清洗的目的一是降温，二是去除工件表面的盐分，然后取出挂件，自然晾干；
第八步，防锈处理：本申请采用水溶性防锈油，经过处理后的工件表面刷上一层防锈油，隔绝工件与空气的接触，起到防锈作用；
第九步，检验：经检验合格的产品包装入库。
进一步地，所述第五步中，氰酸根分解：4CNO-→CO3 2-+2CN-+2[N]+CO（560～570℃）
再生盐中含有氰酸钠10～20%、60～70%的尿素，其中的尿素可以与基盐中的碳酸钠反应生成氰酸根，进一步补充氰酸根浓度，基盐和再生盐的反应方程式如下：
2（NH2）2CO+M2CO3=2MCNO+2NH3+H2O+CO2
渗氮、渗碳过程：
工件加入到氮化炉内后，发生下列反应，氰酸根分解产生的活性氮原子渗入金属表面，形成化合物层，主要成分为Fe3N或Fe4N，
3Fe+[N]→Fe3N
4Fe+[N]→Fe4N
3FeO+2[N]→2Fe3N+3O2
4FeO+[N]→Fe4N+2O2
氰酸根分解产生的CO进一步分解出碳原子渗入工件表面，形成碳化物，具体过程如下，
2CO→[C]+CO2
3Fe+[C]→Fe3C。
进一步地，所述第六步中，氧化温度为430℃，处理时间一般为0.5h，氧化盐中的主要成分NaOH，可以将氮化产生的CNO-、CN-充分氧化，氧化炉中发生的反应为：
CN-+12OH-→2CO3 2-+N2+6H2O
2CNO-+10OH-→2CO3 2-+N2+5H2O
2Fe+O2→2FeO
4Fe+3O2→2Fe2O3
FeO+Fe2O3→Fe3O4。
进一步地，所述第三步中，清洗分为三道，其中第一道为除油清洗（电加热），温度约60℃，加入碳酸钠作为除油助剂，后两道为常温清洗水，无需添加助剂。
进一步地，所述第七步中，水淬清洗共设置3个水槽，均为常温，也无需添加清洗助剂。
相比现有技术，本发明具有以下优点：采用该机械零部件生产盐浴复合处理工艺，对机械零部件进行盐浴处理可减少对环境的污染，该处理工艺在处理过程中无有毒废气产生可到达环保的目的，也可缩短工艺时间提高加工效率，该处理工艺的处理温度为500℃-600℃采用电加热的方式即可达到该温度因而降低了生产成本。
附图说明
图1是本发明实施例的机械零部件生产盐浴复合处理工艺流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
实施例。
参见图1所示，须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中若有引用如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
本实施例中的机械零部件生产盐浴复合处理工艺，包括如下步骤：
第一步，下料、机加工：外购原料钢板材和钢棒材切割落料，然后根据产品要求利用数控中心、数控车床等进行机加工成型。
第二步，磨光：用磨光机将半成品工件表面打磨干净，去除表面氧化层。
第三步，除油、清洗：由于前道机加工过程中使用了切削液和切削油，因此为保证后续盐浴效果，需要进行除油，本申请使用碳酸钠作为除油剂，在除油水槽中进行，除油完成后再次采用清水清洗干净，清洗干净的工件装卡挂到吊具上，准备进行后续热处理加工，清洗分为三道，其中第一道为除油清洗（电加热），温度约60℃，加入碳酸钠作为除油助剂，后两道为常温清洗水，无需添加助剂。
第四步，预热：预热工序在电加热的预热炉中进行，预热温度360℃，处理时间一般为15min，预热的目的是去除工件表面水分，同时使工件升温，满足后续盐浴工艺要求。
第五步，盐浴氮化：采用QPQ盐浴技术，将工件吊入电加热的氮化炉进行盐浴处理，氮化盐中的氰酸根分解产生的活性氮原子渗入工件，在表面形成几种化合物组成的耐磨性和抗腐蚀性很高的化合层，使金属表面得到强化改性，耐磨性、抗蚀性和耐疲劳性同时得到大幅度提高；氮化炉首次使用时通常需要一次性添加基盐约1.3t，本申请盐浴氮化温度为560～570℃，炉中基盐处于熔融状态，形成氰酸根（CNO-）的氮化盐浴，由于加工过程中会产生消耗，因此需要定期添加基盐保持液面高度，当氰酸根浓度下降时，应向氮化炉内补加再生盐，使氰酸根含量维持在一定的浓度范围内，氮化炉加工处理时间一般为3h；
氰酸根分解：4CNO-→CO3 2-+2CN-+2[N]+CO（560～570℃）
再生盐中含有氰酸钠10～20%、60～70%的尿素，其中的尿素可以与基盐中的碳酸钠反应生成氰酸根，进一步补充氰酸根浓度，基盐和再生盐的反应方程式如下：
2（NH2）2CO+M2CO3=2MCNO+2NH3+H2O+CO2
渗氮、渗碳过程：
工件加入到氮化炉内后，发生下列反应，氰酸根分解产生的活性氮原子渗入金属表面，形成化合物层，主要成分为Fe3N或Fe4N，
3Fe+[N]→Fe3N
4Fe+[N]→Fe4N
3FeO+2[N]→2Fe3N+3O2
4FeO+[N]→Fe4N+2O2
氰酸根分解产生的CO进一步分解出碳原子渗入工件表面，形成碳化物，具体过程如下，
2CO→[C]+CO2
3Fe+[C]→Fe3C。
第六步，氧化：经过熔盐氮碳共渗工件后续氧化，经过共渗的工件直接转入氧化盐氧化时，不仅可在保留共渗层耐磨、减磨、抗疲劳等优良性能的前提下，使工件表面形成耐蚀性良好的四氧化三铁（Fe3O4）薄膜，同时将氮化后附着的极少量氰根（CN-）彻底分解，本申请采用电加热氧化炉，首次使用时需要向氧化炉中一次性添加约1.3t的氧化盐，随着反应的进行，氧化盐被消耗，因此需要定期添加氧化盐保证液面高度；
氧化温度为430℃，处理时间一般为0.5h，氧化盐中的主要成分NaOH，可以将氮化产生的CNO-、CN-充分氧化，氧化炉中发生的反应为：
CN-+12OH-→2CO3 2-+N2+6H2O
2CNO-+10OH-→2CO3 2-+N2+5H2O
2Fe+O2→2FeO
4Fe+3O2→2Fe2O3
FeO+Fe2O3→Fe3O4。
第七步，水淬清洗、晾干：盐浴后进行水淬清洗的目的一是降温，二是去除工件表面的盐分，然后取出挂件，自然晾干，水淬清洗共设置3个水槽，均为常温，也无需添加清洗助剂。
第八步，防锈处理：本申请采用水溶性防锈油，经过处理后的工件表面刷上一层防锈油，隔绝工件与空气的接触，起到防锈作用。
第九步，检验：经检验合格的产品包装入库。
模具生产工艺：原料经切割落料后进行冲压成型，形成模具毛坯件后表面磨光，再进行后续清洗及热处理加工，与机械零部件生产工艺基本一致。
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依据本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种机械零部件生产盐浴复合处理工艺，其特征在于：所述机械零部件生产盐浴复合处理工艺包括如下步骤：
第一步，下料、机加工：外购原料根据产品要求进行机加工成型；
第二步，磨光：将半成品工件表面打磨干净，去除表面氧化层；
第三步，除油、清洗：由于前道机加工过程中使用了切削液和切削油，因此为保证后续盐浴效果，需要进行除油，使用碳酸钠作为除油剂，在除油水槽中进行，除油完成后再次采用清水清洗干净，清洗干净的工件装卡挂到吊具上，准备进行后续热处理加工；
第四步，预热：预热工序在预热炉中进行，预热温度360℃，处理时间为15min，预热的目的是去除工件表面水分，同时使工件升温，满足后续盐浴工艺要求；
第五步，盐浴氮化：采用QPQ盐浴技术，将工件吊入电加热的氮化炉进行盐浴处理，氮化盐中的氰酸根分解产生的活性氮原子渗入工件，在表面形成几种化合物组成的耐磨性和抗腐蚀性很高的化合层，使金属表面得到强化改性，氮化炉首次使用时一次性添加基盐1.3t，盐浴氮化温度为560～570℃，炉中基盐处于熔融状态，形成氰酸根（CNO-）的氮化盐浴，由于加工过程中会产生消耗，因此需要定期添加基盐保持液面高度，当氰酸根浓度下降时，应向氮化炉内补加再生盐，使氰酸根含量维持在一定的浓度范围内，氮化炉加工处理时间为3h；
第六步，氧化：经过熔盐氮碳共渗工件后续氧化，经过共渗的工件直接转入氧化盐氧化时，不仅可在保留共渗层耐磨、减磨、抗疲劳等优良性能的前提下，使工件表面形成耐蚀性良好的四氧化三铁（Fe3O4）薄膜，同时将氮化后附着的极少量氰根（CN-）彻底分解，采用电加热氧化炉，首次使用时需要向氧化炉中一次性添加1.3t的氧化盐，随着反应的进行，氧化盐被消耗，因此需要定期添加氧化盐保证液面高度；
第七步，水淬清洗、晾干：盐浴后进行水淬清洗的目的一是降温，二是去除工件表面的盐分，然后取出挂件，自然晾干；
第八步，防锈处理：采用水溶性防锈油，经过处理后的工件表面刷上一层防锈油，隔绝工件与空气的接触，起到防锈作用；
第九步，检验：经检验合格的产品包装入库。
2.根据权利要求1所述的机械零部件生产盐浴复合处理工艺，其特征在于：所述第五步中，氰酸根分解：4CNO-→CO3 2-+2CN-+2[N]+CO（560～570℃）
再生盐中含有氰酸钠10～20%、60～70%的尿素，其中的尿素可以与基盐中的碳酸钠反应生成氰酸根，进一步补充氰酸根浓度，基盐和再生盐的反应方程式如下：
2（NH2）2CO+M2CO3=2MCNO+2NH3+H2O+CO2
渗氮、渗碳过程：
工件加入到氮化炉内后，发生下列反应，氰酸根分解产生的活性氮原子渗入金属表面，形成化合物层，主要成分为Fe3N或Fe4N，
3Fe+[N]→Fe3N
4Fe+[N]→Fe4N
3FeO+2[N]→2Fe3N+3O2
4FeO+[N]→Fe4N+2O2
氰酸根分解产生的CO进一步分解出碳原子渗入工件表面，形成碳化物，具体过程如下，
2CO→[C]+CO2
3Fe+[C]→Fe3C。
3.根据权利要求1所述的机械零部件生产盐浴复合处理工艺，其特征在于：所述第六步中，氧化温度为430℃，处理时间为0.5h，氧化盐中的主要成分NaOH，可以将氮化产生的CNO-、CN-充分氧化，氧化炉中发生的反应为：
CN-+12OH-→2CO3 2-+N2+6H2O
2CNO-+10OH-→2CO3 2-+N2+5H2O
2Fe+O2→2FeO
4Fe+3O2→2Fe2O3
FeO+Fe2O3→Fe3O4。
4.根据权利要求1所述的机械零部件生产盐浴复合处理工艺，其特征在于：所述第三步中，清洗分为三道，其中第一道为除油清洗，温度约60℃，加入碳酸钠作为除油助剂，后两道为常温清洗水，无需添加助剂。
5.根据权利要求1所述的机械零部件生产盐浴复合处理工艺，其特征在于：所述第七步中，水淬清洗共设置3个水槽，均为常温，也无需添加清洗助剂。
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| US20040040630A1 (en) * | 2002-09-04 | 2004-03-04 | Parker Netsushori Kogyo K.K. | Method of producing metal member with enhanced corrosion resistance by salt bath nitriding |
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