專利名稱：固體稀土滲氮催滲劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種固體稀土滲氮催滲劑。
背景技術(shù)：
滲氮是一種常用的金屬工件表層化學(xué)熱處理方法，在一定溫度下將活性氮原子滲入到金屬工件表層形成化合物層，改變金屬工件表層相結(jié)構(gòu)，從而改善金屬工件表層機(jī)械性能、抗腐蝕性能、獲得良好的耐磨性，抗疲勞性。但在常規(guī)的氣體滲氮工藝中存在著時(shí)間長(zhǎng)、功效低、耗電大、廢氣排放多等難題和缺陷。許多熱處理專業(yè)人士都在努力尋求新方法， 以克服在滲氮過程中存在的弊病。哈爾濱工業(yè)大學(xué)新發(fā)明《稀土在氣體滲氮及碳氮共滲工藝中的應(yīng)用方法》專利號(hào)97114434. 6得到業(yè)內(nèi)人士公認(rèn)，當(dāng)滲氮過程中含有稀土元素時(shí)，能加速介質(zhì)分解，有利于氣相活化，稀土元素沉積在金屬表面，能進(jìn)入工件表層，使周圍點(diǎn)陣產(chǎn)生嚴(yán)重畸變，有利于氮原子吸附和擴(kuò)散，使化學(xué)熱處理過程明顯加快。但現(xiàn)在市場(chǎng)上還沒有滲氮用的稀土催滲劑，因而傳統(tǒng)滲氮工藝存在時(shí)間長(zhǎng)、功效低、耗電大等缺陷沒有得到徹底改善。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服滲氮工藝中存在的弊病，提供一種滲氮時(shí)間短、功效高、耗電低、廢氣排放少并能改善工件表面性能的滲氮用稀土催滲劑。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是固體稀土滲氮催滲劑，它由下述成分按重量百分比均勻混合組成氯化稀土 50-90%，氯化銨5-30%和尿素5-20% ο該稀土催滲劑為膏狀固體，裝在用蠟密封帶有塑料貼膜的紙盒中，使用時(shí)再放入鐵罐中隨被滲氮工件一起裝入氣體氮化爐中。本發(fā)明固體稀土滲氮催滲劑的優(yōu)點(diǎn)為1、本發(fā)明的滲氮用稀土催滲劑制備簡(jiǎn)單、使用便捷、生產(chǎn)成本低。2、提高滲氮速度在滲氮條件下的α相狗中稀土原子可滲入鋼的表層，使結(jié)構(gòu)鋼表層缺陷增殖。提高活性氮原子[N]的滲入系數(shù)β和擴(kuò)散系數(shù)D，提高了 N、C滲入速度，對(duì)于常見的合金結(jié)構(gòu)鋼如38CrMoAL鋼，可提高滲氮速度35-50 %，對(duì)于42CrMo鋼可提高滲氮速度50-60 %。3、由于稀土原子的滲入，提高滲氮工件表面硬度。改變氮化物形成狀態(tài)，使在常規(guī)氮化中一般所形成片狀氮化物轉(zhuǎn)變?yōu)闇?zhǔn)球狀氮化物，并彌散分布，內(nèi)應(yīng)力較小，脆性明顯改善，從而大大提高了金屬工件氮化表層的硬度和韌性，一般常見的合金結(jié)構(gòu)鋼采用稀土滲氮后可提高硬度HV50-150單位。4、可以節(jié)電40%左右。5、可以縮短生產(chǎn)周期以上。6、減少?gòu)U氣排放30%以上。


說明書附圖
圖1為實(shí)施例1中原生產(chǎn)工藝，其中η為氨分解率。 圖2為實(shí)施例1中稀土氮化生產(chǎn)工藝(η為氨分解率)。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明所述的固體稀土滲氮催滲劑，是由氯化稀土、氯化銨和尿素制成，這三種成分重量百分比是氯化稀土 50-90%，氯化銨5-30%和尿素5-20%。相互均勻混合制成膏狀固體，裝入用蠟密封帶有塑料貼膜的紙盒中。在使用時(shí)，將一定量的固體稀土滲氮催滲劑裝入鐵罐(或不銹鋼罐)中，隨被滲氮工件一起裝入滲氮爐中。催滲劑的加入量與爐膛尺寸和表面積有關(guān)。本發(fā)明所述的固體稀土滲氮催滲劑應(yīng)用實(shí)例實(shí)例1、成都某企業(yè)使用本發(fā)明的固體稀土滲氮催滲劑(1)設(shè)備與工藝生產(chǎn)設(shè)備可控井式滲氮爐，80KW ；零件材質(zhì)38CrMoAl ；技術(shù)質(zhì)量要求滲層 0. 4mm，硬度HV850以上；原生產(chǎn)工藝見圖1所示滲氮保溫時(shí)間為72小時(shí)。使用稀土滲氮的生產(chǎn)工藝為圖2，所用滲氮保溫時(shí)間為40小時(shí)?？s短時(shí)間32小時(shí)，提高滲速40%以上； 節(jié)省氨氣用量2倍，有著明顯的節(jié)能減排效果。(2)使用本發(fā)明的稀土催滲劑5只，隨工件一同裝入滲氮爐，采用實(shí)例1中(1)所述的稀土滲氮的生產(chǎn)工藝進(jìn)行生產(chǎn)，即可得到實(shí)例1中(1)所述的結(jié)果。實(shí)例2、重慶某企業(yè)使用本發(fā)明的稀土催滲劑(1)設(shè)備與工藝生產(chǎn)設(shè)備可控井式滲氮爐，90KW ；零件材質(zhì)42CrMo ；技術(shù)質(zhì)量要求滲層0. 4mm, 硬度HV580以上；原生產(chǎn)工藝采用520°C，滲氮保溫時(shí)間為40小時(shí)。滲氮后表面硬度可以達(dá)到HV620 ；采用稀土滲氮后，使用本發(fā)明的稀土催滲劑，生產(chǎn)工藝采用540°C，滲氮保溫時(shí)間為16小時(shí)。滲層達(dá)到0. 4mm，表面硬度達(dá)到HV730，脆性:0—1級(jí)。與原工藝相比，縮短時(shí)間M小時(shí)，提高滲速60%。(2)使用本發(fā)明的稀土催滲劑5只，放置在鐵罐中，隨工件一同裝入滲氮爐，采用實(shí)例2中(1)所述的稀土滲氮的生產(chǎn)工藝進(jìn)行生產(chǎn)，即可得到實(shí)例2中(1)所述的結(jié)果。
權(quán)利要求
1.固體稀土滲氮催滲劑，其特征在于它由下述成分按重量百分比均勻混合組成氯化稀土 50—90%、氯化銨10—30%和尿素5—20%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體稀土滲氮催滲劑，其特征在于該催滲劑為膏狀固體，裝在帶有塑料貼膜的紙盒中用蠟密封，使用時(shí)再放入鐵罐中隨被滲氮工件一起裝入氣體氮化爐中。
全文摘要
本發(fā)明是一種固體稀土滲氮用催滲劑，它由下述成分按重量百分比均勻混合組成氯化稀土50-90％、氯化銨5-30％和尿素5-20％。該稀土催滲劑為膏狀固體，裝在用蠟密封帶有塑料貼膜的紙盒中，使用時(shí)再放入鐵罐中隨被滲氮工件一起裝入氣體氮化爐中使用。本發(fā)明的催滲劑具有制備簡(jiǎn)單、使用便捷、可提高滲氮速度30-60％，節(jié)約能源，提高工件表層硬度HV50-150等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C23C8/24GK102268632SQ201110097678
公開日2011年12月7日 申請(qǐng)日期2011年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月19日
發(fā)明者劉志儒, 劉成友, 向文明, 呂軍成, 張國(guó)良, 李建華, 王德欣, 閆牧夫 申請(qǐng)人:哈爾濱意鋒稀土材料開發(fā)有限公司