一種施加電場快速Q(mào)PQ處理方法及其設(shè)備技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種金屬表面化學(xué)熱處理工藝及設(shè)備，尤其涉及一種添加直流電場提高金屬表面性能的快速Q(mào)PQ處理方法及其設(shè)備；其采取在鹽浴滲氮?jiǎng)┲邢鄬α慵麧B氮面平行放置的仿形板狀電極為電場正極，以需滲氮金屬件作為負(fù)極，正負(fù)電極置于裝有鹽浴的井式爐中密封并加熱，同時(shí)在需滲氮金屬件與正極間施加直流電場，即可實(shí)現(xiàn)快速滲氮。本發(fā)明專利技術(shù)與常規(guī)QPQ技術(shù)相比，在510~580℃范圍內(nèi)的不同溫度，可實(shí)現(xiàn)提高滲氮速度、降低滲氮溫度、提高滲氮?jiǎng)┑睦寐省Ｒ虼怂梢酝瑫r(shí)替代高頻淬火滲碳淬火—回火—發(fā)黑（鍍鉻）等多道工序，應(yīng)用在汽車、工模具等行業(yè)中可以顯著提高它們的強(qiáng)度，從而大幅延長使用壽命，降低生產(chǎn)成本。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種金屬表面化學(xué)熱處理工藝及設(shè)備，尤其涉及一種添加直流電場提高金屬表面性能的快速Q(mào)PQ處理方法及其設(shè)備。
技術(shù)介紹
QPQ復(fù)合鹽浴處理技術(shù)是一種新的金屬表面化學(xué)熱處理技術(shù)，該技術(shù)主要包含了鹽浴氮化和鹽浴氧化兩種工藝。首先在某一溫度下將氮化基鹽分解形成活性氮原子，從而在鹽浴中形成高濃度的氮?jiǎng)輩^(qū)，氮原子向金屬表面擴(kuò)散并在表層參與反應(yīng)形成耐磨性、耐腐蝕性極優(yōu)的化合物層，然后將氮化處理過的工件放人氧化鹽浴中進(jìn)行氧化處理，QPQ復(fù)合處理技術(shù)是由鹽浴滲氮技術(shù)演變而來。這種技術(shù)實(shí)現(xiàn)了滲氮工序和氧化工序的復(fù)合，氮化物和氧化物的復(fù)合，耐磨性和抗蝕性復(fù)合，熱處理技術(shù)和防腐技術(shù)的復(fù)合。目前，在表面改性方面，有較多方法如離子滲氮、軟氮化、表面噴涂和QPQ鹽浴復(fù)合處理技術(shù)等，這些表面改性方法各有優(yōu)缺點(diǎn)。離子氮化雖然具有較厚的滲層，但離子滲氮處理成本高；在處理不同形狀、尺寸和材料的零件混合裝爐進(jìn)行滲氮時(shí)，很難使工件溫度均勻一致。QPQ鹽浴復(fù)合處理技術(shù)則具有變形小、極好的的耐蝕性、良好的耐磨性、無公害、成本低廉、節(jié)能效果顯著的優(yōu)點(diǎn)。但傳統(tǒng)的QPQ處理技術(shù)滲層較薄，不能滿足即承受摩擦磨損又需要具有良好耐蝕性的工件的需求。盡管提高滲氮溫度和保溫時(shí)間能在一定程度上增加滲層厚度，但卻會(huì)使?jié)B層變得疏松，反而不利于提高其耐磨、耐蝕性
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，提供一種具有滲速快、滲層深的金屬表面改性方法及其設(shè)備，本專利技術(shù)通過直流電場快速Q(mào)PQ技術(shù)，通過促進(jìn)氰酸根的分解，力口速活性氮原子的有效擴(kuò)散和吸收，顯著降低滲氮溫度，加快滲速。本專利技術(shù)通過采用施加直流電場來解決現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)本專利技術(shù)目的的技術(shù)方案是:一種施加電場快速Q(mào)PQ處理方法，包括以下步驟:I)將待處理試樣表面依次用400IT2000#的SiC砂紙磨平；2)用無水乙醇或丙酮對待處理試樣進(jìn)行15min超聲波清洗，去除待處理試樣表面油污和雜質(zhì)，吹干待用；3)將待處理試樣放入電阻爐內(nèi)進(jìn)行預(yù)氧化2(T30min ；4)將井式爐升溫至45(T500°C進(jìn)行保溫，待坩堝內(nèi)氮化基鹽充分熔化后，升溫至氮化溫度；5)以基鹽為滲氮?jiǎng)邴}浴中放置一個(gè)根據(jù)待處理試樣外形設(shè)計(jì)的板狀電極，以該板狀電極作為正極，以待處理試樣作為負(fù)極，兩極相互平行，兩極分別對應(yīng)聯(lián)接在一個(gè)可調(diào)的外控直流電源裝置的正、負(fù)極上，并置于裝有鹽浴的坩堝中的井式爐中密封加熱，滲氮溫度為51(T580°C，滲氮時(shí)間廣4小時(shí)，當(dāng)爐溫達(dá)到設(shè)定值后，在兩極間加上5 15V電壓。上述技術(shù)方案，所述正、負(fù)兩級間的距離10 100mm。上述技術(shù)方案，所述板狀電極和待處理試樣置于鹽浴深度的中間位置。上述技術(shù)方案，所述滲氮溫度為575°C，滲氮時(shí)間為2小時(shí)，兩級間電壓為5V，7.5V或 15V。上述技術(shù)方案，還包括滲氮后的鹽浴氧化處理，所述氧化溫度為30(T40(TC，氧化時(shí)間為2(T80min。上述技術(shù)方案，所述鹽浴氧化溫度為370°C，氧化時(shí)間為30min。上述技術(shù)方案，所述設(shè)備包括外控直流電源裝置和井式爐，井式爐上設(shè)有爐蓋，井式爐內(nèi)設(shè)有坩堝，所述坩堝內(nèi)放置有滲氮基鹽，加熱后滲氮基鹽熔化為基鹽溶液，在基鹽溶液中放置一個(gè)根據(jù)待處理試樣外形設(shè)計(jì)的板狀電極，所述板狀電極通過導(dǎo)線與外控直流電源裝置的正極相連，待處理試樣通過導(dǎo)線與外控直流電源裝置I的負(fù)極相連。上述技術(shù)方案，所述導(dǎo)線外部設(shè)有瓷管。采用上述技術(shù)方案后，本專利技術(shù)具有以下積極的效果:( I)本專利技術(shù)QPQ處理方法克服了傳統(tǒng)QPQ單純依賴滲劑受熱分解產(chǎn)生活性氮原子之不足，再依靠擴(kuò)散依附在工件表面的局限，利用直流電場的物理作用促進(jìn)滲劑的分解，增加活性氮原子的濃度和活性，起到催滲的作用；在熱擴(kuò)散的同時(shí)，利用正極的特殊形狀和放置位置，直流電場還加快活性氮原子向零件(負(fù)極)需滲氮面的定向擴(kuò)散，相對減少了滲箱內(nèi)壁與零件非工作面相對氮原子的吸收，從而加快滲速，減少Q(mào)PQ鹽浴復(fù)合處理時(shí)間，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的；(2)本專利技術(shù)QPQ 處理方法與常規(guī)QPQ技術(shù)相比，在51(T580°C范圍內(nèi)的不同溫度，可實(shí)現(xiàn)提高滲氮速度、降低滲氮溫度、提高滲氮?jiǎng)┑睦寐剩虼怂梢酝瑫r(shí)替代高頻淬火滲碳淬火一回火一發(fā)黑(鍍鉻)等多道工序，應(yīng)用在汽車、工模具等行業(yè)中可以顯著提高它們的強(qiáng)度，從而大幅度延長使用壽命，降低生產(chǎn)成本；(3)本專利技術(shù)QPQ處理方法可采用低溫加熱獲得與常規(guī)QPQ同樣的滲氮層厚度，從而節(jié)約能源，降低生產(chǎn)成本，相對其它現(xiàn)有技術(shù)，本專利技術(shù)操作簡單易行；(4)本專利技術(shù)QPQ處理設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，可大規(guī)模推廣應(yīng)用。附圖說明為了使本專利技術(shù)的內(nèi)容更容易被清楚地理解，下面根據(jù)具體實(shí)施例并結(jié)合附圖，對本專利技術(shù)作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，其中圖1為一種施加電場快速Q(mào)PQ處理方法滲氮裝置示意圖；圖2為35鋼575°C，2h，5V條件下滲氮層組織；圖3為35鋼575°C，2h，7.5V條件下滲氮層組織；圖4為35鋼575°C，2h，15V條件下滲氮層組織；圖中標(biāo)號1、外控直流電源裝置；2、爐蓋；3、井式爐；4、坩堝；5、待處理試樣；6、板狀電極；7、基鹽溶液；8、瓷管；9、導(dǎo)線。具體實(shí)施例方式本專利技術(shù)在自制的QPQ處理滲氮裝置內(nèi)進(jìn)行，如圖1所示，該滲氮裝置包括外控直流電源裝置1，井式爐3，井式爐上設(shè)有爐蓋2，井式爐3內(nèi)設(shè)有坩堝4，坩堝4內(nèi)放置有滲氮基鹽，加熱后滲氮基鹽熔化為基鹽溶液7，在鹽浴中放置一個(gè)根據(jù)待處理試樣5外形設(shè)計(jì)的板狀電極6，該板狀電極6通過導(dǎo)線9與外控直流電源裝置I的正極相連，待處理試樣5通過導(dǎo)線9與外控直流電源裝置I的負(fù)極相連，導(dǎo)線9外部設(shè)有瓷管8，瓷管8可對導(dǎo)線9起到良好的保護(hù)作用。(實(shí)施例1)一種施加電場快速Q(mào)PQ處理方法，該方法包括以下步驟:I)將待處理試樣5表面依次用400IT2000#的SiC砂紙磨平；2)用無水乙醇或丙酮對待處理試樣5進(jìn)行15min超聲波清洗，去除待處理試樣5表面油污和雜質(zhì)，吹干待用；3)將待處理試樣5放入電阻爐內(nèi)進(jìn)行預(yù)氧化2(T30min ；4)將井式爐3升溫至45(T500°C進(jìn)行保溫，待坩堝4內(nèi)氮化基鹽充分熔化后，升溫至氮化溫度；5)以基鹽為滲氮?jiǎng)邴}浴中放置一個(gè)根據(jù)待處理試樣5外行設(shè)計(jì)的板狀電極6，以該電極作為正極，以待處理試樣5作為負(fù)極，兩極相互平行，板狀電極6和待處理試樣5距離為10mm，兩極分別對應(yīng)聯(lián)接在一個(gè)在5 15V范圍內(nèi)可調(diào)的專用直流電源的正、負(fù)極上，并置于裝有鹽浴的坩堝4中的井式爐3中密封加熱設(shè)定加熱溫度為575°C，當(dāng)爐溫達(dá)到設(shè)定值后，在兩極間加上直流電壓5V并開始計(jì)時(shí)，保溫2小時(shí)后取出；6)浸入氧 化爐進(jìn)行表面鹽浴氧化處理，鹽浴氧化溫度為370°C，氧化時(shí)間為30min ；7)氧化結(jié)束后，將待處理試樣5取出后清洗表面鹽層并水冷。試驗(yàn)結(jié)果:外加電場的作用使35鋼獲得厚度約30.2 μ m的滲氮層，見圖2，而現(xiàn)有傳統(tǒng)滲氮工藝采用相同滲劑配方，經(jīng)575 °C，2小時(shí)滲氮，僅獲得厚度約21.7 μ m的滲氮層。(實(shí)施例2)I)將待處理試樣5表面依次用400IT2000#的SiC砂紙磨平；2)用無水乙醇或丙酮對待處理試樣5進(jìn)行15min超聲波清洗，去除待處理試樣5表面油污和雜質(zhì)，吹干待用；3)將待處理試樣5放入電阻爐內(nèi)進(jìn)行預(yù)氧化2(T30min ；4)本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種施加電場快速Q(mào)PQ處理方法，其特征在于：包括以下步驟：1）將待處理試樣（5）表面依次用400#~2000#的SiC砂紙磨平；2）用無水乙醇或丙酮對待處理試樣（5）進(jìn)行15min超聲波清洗，去除待處理試樣（5）表面油污和雜質(zhì)，吹干待用；3）將待處理試樣（5）放入電阻爐內(nèi)進(jìn)行預(yù)氧化20~30min；4）將井式爐（3）升溫至450~500℃進(jìn)行保溫，待坩堝（4）內(nèi)氮化基鹽充分熔化后，升溫至氮化溫度；5）以基鹽為滲氮?jiǎng)邴}浴中放置一個(gè)根據(jù)待處理試樣（5）外形設(shè)計(jì)的板狀電極（6），以該板狀電極（6）作為正極，以待處理試樣（5）作為負(fù)極，兩極相互平行，兩極分別對應(yīng)聯(lián)接在一個(gè)可調(diào)的外控直流電源裝置（1）的正、負(fù)極上，并置于裝有鹽浴的坩堝（4）中的井式爐（3）中密封加熱，滲氮溫度為510~580℃，滲氮時(shí)間1~4小時(shí)，當(dāng)爐溫達(dá)到設(shè)定值后，在兩極間加上5～15V電壓。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：胡靜，周正壽，沈志遠(yuǎn)，解后潤，
申請(專利權(quán))人：常州大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：