CN103276344A - 深层qpq盐浴复合强化改性高新技术 - Google Patents

Abstract

本发明深层QPQ盐浴复合强化改性高新技术，它涉及一种全新的金属盐浴复合表面强化改性技术，它的处理工艺为：清洗剂脱脂→清水漂洗→预热→氮化→氧化→冷水洗去盐→干燥→浸油。本发明具有深层催渗效果，在工件表面形成具有足够深度和一定硬度的高质量渗层，并能更大的改善其性能。

Description

深层QPQ盐浴复合强化改性高新技术

技术领域：

本发明它涉及一种全新的金属盐浴复合表面强化改性技术，它的处理工艺为：清洗剂脱脂→清水漂洗→预热→氮化→氧化→冷水洗去盐→干燥→浸油。本发明具有深层催渗效果，在工件表面形成具有足够深度和一定硬度的高质量渗层，并能更大的改善其性能。 

背景技术：

深层QPQ技术是在保留原有普通QPQ技术的基础上，加深氮化工序的化合物深度，使之由原来的15-20um加深到30um以上。深层QPQ技术包括化合物层深度在30um以上的盐浴或气体的渗氮，或碳氮共渗及其随后的盐浴或气体的氧化工序，中间还有抛光工序。用该工艺对金属进行处理不需要喷涂任何防护材料，并且工艺简单，成本低廉，节能环保无公害，工作环境清洁，外观美观等特点。该技术做到了原材料无毒不污染环境，各项环保指标经环保部门测定均达到国家标准，同时使金属表面的耐磨性、抗腐蚀性及力学性能硬度强度都有更大幅度的提高。 

现有的普通QPQ技术在应用方面有很大的局限性，其原因就是化合物层深度太浅，不能承受重负荷，不能承受高速负荷，不能承受较大的磨损。如果把化合物层深度成倍的提高，渗层的耐磨性也会得到相应的提高。深层QPQ技术可以用于比普通QPQ技术更大负荷、更高速度、磨损量更大的零件。普通QPQ处理的零件不能承受磨削，但深层QPQ处理的零件可以承受磨削，因此深层QPQ更可以用于高精度精密零件。 

现有的普通QPQ虽耐蚀性很好，但是如果把化合物层深度成倍的加深，耐蚀性也会得到相应的提高，因为在QPQ技术中耐蚀性的提高完全依耐化合物层。 

加深化合物层深度现在主要是把氮化温度由520℃～580℃提高到600℃以上。但是氮化温度提高到600℃以上在金属学领域是一个全新的课题， 通常钢铁渗氮区域的温度是500℃～600℃，碳氮共渗区域的温度在750℃以上，很长时间以来600℃～750℃是钢铁材料表面处理的技术空白区。深层QPQ技术首次填补了国内该技术空白区。 

目前很多与国外有关的产品都要求极高的耐蚀性，普通QPQ技术已经很难满足要求。例如现在很多涉外产品中性盐雾试验的耐蚀性要求达到300h以上，这是普通QPQ技术无法达到的，采用深层QPQ技术完全可以达到该指标。 

深层QPQ技术具有更广泛的应用前景，首先是原来有很多产品想采用QPQ技术，但因其渗层太薄而不能采用，现在深层QPQ技术可以在这方面扩大应用规模；其次是现有采用普通QPQ技术的产品，如果采用深层QPQ技术会大幅度提高产品的耐磨性、耐蚀性和疲劳强度，延长产品的使用寿命，因此在提高产品质量方面有较大市场。30um以上的化合物层可以承受某些精密磨削，这样深层QPQ技术可以扩大在很多高精度产品的应用方面会有非常广泛、非常重要的用途。总之，深层QPQ技术的潜在市场是十分巨大的。 

发明内容：

本发明的目的是提供深层QPQ全新的金属盐浴复合表面强化改性技术，它具有深层催渗效果，在工件表面形成具有足够深度和一定硬度的高质量深层，并能极大改善其性能，满足金属盐浴氮化的技术要求，进一步改善氮化工件的表面性能，从而降低能耗，提高效率和效益，能够提高金属表面的硬度、强度、冲击性能，耐磨性和耐腐蚀性，延长产品的使用寿命各方面均有显著的效果，广泛应用到汽车、摩托车、纺织机械、轻化工机械、工程机械、农业机械、食品机械、塑料机械、石油机械、仪器仪表、船舶、雷达、枪械、机床、齿轮、工具、模具、五金、轻工、石化管道、照相机、缝纫机、洗衣机、制鞋机、液压件、钣金件等行业中，能大幅度提高生产效率，提高产品质量，简化工艺流程，缩短生产周期，减少生产成本，增加社会效益。 

为了解决背景技术所存在的问题，本发明采用以下技术方案，它的处理工艺为：清洗剂脱脂→清水漂洗→预热→氮化→氧化→冷水洗去盐→干燥→浸油。 

具体实施方式：

所述的清洗剂脱脂是把待氮化的工件放置在盛金属7#清洗剂的容器中，再逐件用棉纱将待氮化的工件表面的油污和账物擦洗干净，最后将粘在工件表面的棉纱清除干净。作用：清洗剂有较强的脱脂和去污能力，并很容易漂洗掉，不容易残留在工件表面上。 

所述的清水漂洗是将待氮化的工件放置在清洗槽中，再用清水漂洗2次。作用：在清洗剂中清洗后，必须在清水中彻底漂洗，以防工件表面残留清洗剂。 

所述的预热是将坩埚放入空气炉中进行预热，预热温度为300℃～400℃，预热时间为20～30min。作用：1)烤干工件表面从清洗槽中带出来的水分，以免带水工件直接进入氮化盐浴时发生溅射现象；2)防止冷工件直接吊入氮化炉时使盐浴温度下降太多。一般以工件进入氮化炉以后炉温下降不超过40℃为好，并在20min分钟以内恢复到指定炉温；3)可使工件经处理以后外观更均匀一致，不产生表面缺陷。 

所述的氮化是先将经过清洗、除锈的坩埚吊入电炉中，然后将控温电偶紧靠坩埚壁***坩埚内，控温仪表定在700℃，然后开始升温化盐。再将基盐加入坩埚中，加到坩埚深度的3/4。然后盖上炉盖，开动通风***，待坩埚下部的盐开始熔化并下沉以后，继续加入适量基盐，使基盐浴面始终保持在大体相同的高度，直到最后全部熔化成液体，盐浴面上升到距离坩埚上部边缘150mm时，停止加盐。当氰酸根低于要求值32％时，应向氮化盐浴中加入调整盐4kg，以提高氰酸根含量到35％。基盐全部熔化后，在600～650℃空气炉运行4h，然后投入使用。氮化温度为600℃～700℃，氮化时间为180～240min。作用：1)在工件表面形成足够深度的致密的化合物层和相应深度的扩散层。大幅度提高金属表面耐磨性、耐蚀性及耐疲劳性能；2)基盐用于填满投产最初阶段空的氮化炉坩埚，在正常生产以后作为盐浴消耗补充，用来升高盐浴面；3)调整盐是在盐浴中氰酸根下降时，加入氮化炉中用来升高氰酸根的含量。 

所述的氧化是先将清洁无锈的坩埚吊入电炉中，仪表定温在 220℃，热电偶紧靠坩埚壁。然后将氧化盐加入坩埚中，加到坩埚高度的1/2，然后通电熔化。第一次加入的盐全部熔化以后再逐渐加入氧化盐，每次加入适宜数量，边熔化，边加入，直到液面升高到距离坩埚上部边缘200mm为止。盐浴面达到要求的高度以后，保温220℃，使水分大量挥发，直到液面不再有气泡产生完全平静为止。然后盐浴温度再升温10～20℃......，如此循环，直到温度升到370℃。氧化温度为350℃～370℃，氧化时间为15～20min。作用：1)把工件从氮化炉带出来的氮化盐中的氰根彻底分解，消除公害；2)在工件表面形成黑色的氧化膜，增加工件的防锈能力，并且还有美化工件外观的作用；3)可使化合物层氧化，增加化合物层中的含氧量，使其钝化，大幅度提高耐蚀性。 

所述的冷水洗去盐是工件从氧化炉出来后在空气中预冷，直到工件表面的盐液都开始冷凝，再将工件送入冷水中清洗。作用：使工件的温度逐渐下降并在冷水中把工件表面的氧化盐溶解掉。 

所述的干燥是工件经冷水清洗以后再放入热水槽中，保温，再在空气中冷却，工件迅速干燥。作用：保证工件是干燥的，并加快工件干燥速度，缩短生产周期。避免工件干燥后表面上粘浮粒状物影响工件外观质量。 

所述的浸油是工件干燥后，放入全损耗***用油中浸泡2～3min，然后将油滴干。作用：工件浸油以后，外观色泽更加均匀一致。工件经过浸油后，工件的表面被油层覆盖封闭变得更加致密具有一定的防锈能力。 

Claims (9)

1.本发明其特征在于它的处理工艺为：清洗剂脱脂→清水漂洗→预热→氮化→氧化→冷水洗去盐→干燥→浸油。

2.根据权利要求1所述的深层QPQ高新技术，其特征在于所述的清洗剂脱脂是把待氮化的工件放置在盛金属清洗剂的容器中，再逐件用棉纱将待氮化的工件表面的油污和账物擦洗干净，最后将粘在工件表面的棉纱清除干净。

3.根据权利要求1所述的深层QPQ高新技术，其特征在于所述的清水漂洗是将待氮化的工件放置在清洗槽中，再用清水漂洗2次。

4.根据权利要求1所述的深层QPQ高新技术，其特征在于所述的预热是将坩埚放入井式空气炉中进行预热，预热温度为300℃～400℃，预热时间为20～30min。

5.根据权利要求1所述的深层QPQ高新技术，其特征在于所述的氮化是先将经过清洗、除锈的坩埚吊入电炉中，然后将控温电偶紧靠坩埚壁***坩埚内，控温仪表定在700℃，然后开始升温化盐。再将基盐加入坩埚中，加到坩埚深度的3/4。然后盖上炉盖，开动通风***，待坩埚下部的盐开始熔化并下沉以后，继续加入适量基盐，使基盐浴面始终保持在大体相同的高度，直到最后全部熔化成液体，盐浴面上升到距离坩埚上部边缘150mm时，停止加盐。当氰酸根低于要求值32％时，应向氮化盐浴中加入调整盐3～4kg，以提高氰酸根含量到35％。基盐全部熔化后，在600～650℃空气炉运行4h，然后投入使用。氮化温度为600℃～700℃，氮化时间为30～240min。

6.根据权利要求1所述的深层QPQ高新技术，其特征在于所述的氧化是先将清洁无锈的坩埚吊入电炉中，仪表定温在220℃，热电偶紧靠坩埚壁。然后将氧化盐加入坩埚中，加到坩埚高度的1/2，然后通电熔化。第一次加入的盐全部熔化以后再逐渐加入氧化盐，每次加入适宜数量，边熔化，边加入，直到液面升高到距离坩埚上部边缘200mm为止。盐浴面达到要求的高度以后，保温220℃，使水分大量挥发，直到液面不再有气泡产生完全平静为止。然后盐浴温度再升温10～20℃……，如此循环，直到温度升到370℃。氧化温度为350℃～370℃，氧化时间为15～20min。

7.根据权利要求1所述的深层QPQ高新技术，其特征在于所述的冷水洗去盐是工件从氧化炉出来后在空气中预冷，直到工件表面的盐液都开始冷凝，再将工件送入冷水中清洗。

8.根据权利要求1所述的深层QPQ高新技术，其特征在于所述的干燥是工件经冷水清洗以后再放入热水槽中，保温，再在空气中冷却，工件迅速干燥。

9.根据权利要求1所述的深层QPQ高新技术，其特征在于所述的浸油是工件干燥后，放入全损耗***用油中浸泡2～3min，然后将油滴干。