專利名稱：一種活塞產(chǎn)品的水蒸汽處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及一種水蒸汽處理方法，特別是一種活塞產(chǎn)品的水蒸汽處理方法。
背景技術(shù)：
水蒸汽處理通常都作為粉末冶金類產(chǎn)品最終的一道生產(chǎn)工序，其主要作用是對(duì)粉末冶金產(chǎn)品進(jìn)行封孔處理，處理出來(lái)的產(chǎn)品表面有一層蘭黑色的物質(zhì)，此物質(zhì)就是均勻致密的Fe304。另外它還在產(chǎn)品內(nèi)部把孔隙封住，當(dāng)產(chǎn)品需要機(jī)械加工的時(shí)候，磨掉表面一層氧化物，其致密性還是完好的?；钊禽S對(duì)稱并且頂部薄的深孔圓柱狀產(chǎn)品，其內(nèi)孔壁的厚度通常不一致。由于活塞產(chǎn)品是非均勻的，故在水蒸汽處理的時(shí)候，會(huì)出現(xiàn)局部漏氣以及發(fā)紅的問題，對(duì)活塞的品質(zhì)造成不利的影響。鐵基產(chǎn)品與水蒸汽的反應(yīng)是很復(fù)雜的，因?yàn)樗鼈兂藭?huì)生成Fe3O4，還有可能生成Fe2O3和FeO。鐵與水蒸汽的反應(yīng)受到溫度、時(shí)間以及H20/H2的壓力比例的影響，這幾個(gè)因 素都會(huì)決定處理后的產(chǎn)品的質(zhì)量。另外，在它們的反應(yīng)后面階段，也有可能繼續(xù)發(fā)生其它反應(yīng)。所以控制溫度、時(shí)間以及水蒸汽的量是非常必要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種提高活塞產(chǎn)品的品質(zhì)的水蒸汽處理方法。具體地說(shuō)，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種能夠解決活塞產(chǎn)品在水蒸汽處理過(guò)程中出現(xiàn)漏氣問題的方法。本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種能使芯部氧化層更均勻的活塞產(chǎn)品水蒸汽處
理方法。本發(fā)明的又一個(gè)目的在于提供一種能夠解決活塞產(chǎn)品在水蒸汽處理過(guò)程中出現(xiàn)發(fā)紅問題的方法。本發(fā)明的上述目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)，并取得有益的技術(shù)效果
一種活塞產(chǎn)品的水蒸汽處理方法，包括預(yù)處理、第一階段處理和第二階段處理，預(yù)處理包括升溫通氮?dú)庖欢螘r(shí)間后通水蒸汽，其特征在于在第一階段處理中，使活塞產(chǎn)品在52(T530°C下與水蒸汽反應(yīng)3. 5h 4. 5h ;在第二階段處理中，使活塞產(chǎn)品在58(T590°C下與水蒸汽反應(yīng)I. 5^2. 5h。在第一階段處理中，傳統(tǒng)工藝的處理時(shí)間較短，活塞芯部大孔隙的部位氧化層量比較少，不能完全覆蓋住粉末冶金材料的孔隙。當(dāng)檢氣密性的時(shí)候，高壓氣體就會(huì)從這些孔隙“鉆”出來(lái)，把表層氧化層脹破，產(chǎn)品漏氣。本發(fā)明的方法由于在該階段處理時(shí)間較長(zhǎng)，大孔隙的大部分或全部都被包覆住，所以高壓氣體不能“鉆”出來(lái)，從而使芯部獲得良好的氣密性。在第二階段處理中，傳統(tǒng)工藝由于處理時(shí)間較長(zhǎng)，所以表層氧化層比較厚。如果第一階段就已經(jīng)在表層深入50um的地方處堵塞，第二階段就會(huì)在這些地方的表層處不斷生成Fe3O4，造成有些地方看起來(lái)比較“肥大”。本發(fā)明的方法在縮短了此階段的時(shí)間，表層氧化層較薄，但相對(duì)來(lái)說(shuō)比較均勻、適中，氣密性就良好。因此，采用本發(fā)明的方法能夠解決活塞產(chǎn)品在水蒸汽處理過(guò)程中出現(xiàn)的漏氣問題。
優(yōu)選地，本發(fā)明的一種活塞產(chǎn)品的水蒸汽處理方法，其中預(yù)處理時(shí)通氮?dú)鈺r(shí)間為O. 45-lh，通水蒸汽時(shí)間為O. 4-0. 7h，更優(yōu)選地，預(yù)處理時(shí)通氮?dú)鈺r(shí)間為lh。在預(yù)處理階段總時(shí)間不變的情況下，這個(gè)措施也就是縮短第一階段之前通水蒸汽的時(shí)間，使得產(chǎn)品的整體溫度趨向于比較均勻的時(shí)候，才與水蒸汽反應(yīng)。溫度從原來(lái)的450°C升到現(xiàn)在的500°C，保護(hù)時(shí)間從一般的O. 5h增加到lh，盡量避免產(chǎn)品死角處的空氣存留，減少高溫氧化的幾率，從而防止發(fā)紅。優(yōu)選地，每層活塞產(chǎn)品之間加設(shè)有網(wǎng)板?；钊a(chǎn)品之間密密麻麻的堆疊容易阻礙水蒸汽的流通，當(dāng)水蒸汽與其反應(yīng)的時(shí)候，容易導(dǎo)致發(fā)紅。加設(shè)網(wǎng)板后，每層活塞產(chǎn)品之間保持一定的間隔，從而使水蒸汽在每層活塞產(chǎn)品之間的流通順暢，避免發(fā)紅的現(xiàn)象。優(yōu)選地，所述網(wǎng)板孔的面積大于1cm2。網(wǎng)板孔面積增大，有利于水蒸汽的流通，更 好地避免發(fā)紅現(xiàn)象的發(fā)生。優(yōu)選地，所述網(wǎng)板為不銹鋼網(wǎng)板。不銹鋼網(wǎng)板耐水蒸汽腐蝕，在高溫下不會(huì)與活塞反應(yīng)，而且具有足夠的支撐強(qiáng)度。優(yōu)選地，所述活塞產(chǎn)品之間間隔大于O. 1cm。將活塞與活塞之間撥開一定的距離可以避免層疊現(xiàn)象，從而進(jìn)一步避免發(fā)紅現(xiàn)象。優(yōu)選地，上述任何一種技術(shù)方案中所用水蒸汽量為28-38 L/mm2 · h0相對(duì)于法蘭來(lái)說(shuō)，一爐活塞產(chǎn)品的總重量、總表面積都要小，所以水蒸汽量可以酌情減少。水蒸汽的減少縮小了 h2o/h2的比例，也降低了發(fā)紅現(xiàn)象出現(xiàn)的幾率。優(yōu)選地，在上述任何一種技術(shù)方案的第一階段處理和第二階段處理之間的升溫階段中，采用排氣閥排出多余的水蒸汽。為了避免在第一階段和第二階段之間的升溫過(guò)程中，由于打開爐蓋使?fàn)t溫降下來(lái)之后還得升溫的麻煩，在這個(gè)時(shí)候，采用開排氣閥排出多余的 死角的水蒸汽的方法也能達(dá)到避免發(fā)紅的效果。


圖I是活塞與水蒸汽反應(yīng)的示意 圖2是活塞與水蒸汽反應(yīng)的另一示意 圖3是經(jīng)傳統(tǒng)水蒸汽處理方法處理的活塞產(chǎn)品芯部的金相 圖4是經(jīng)本發(fā)明水蒸汽處理方法處理的活塞產(chǎn)品芯部的金相 圖5是經(jīng)傳統(tǒng)水蒸汽處理方法處理的活塞產(chǎn)品表層的金相 圖6是經(jīng)本發(fā)明水蒸汽處理方法處理的活塞產(chǎn)品表層的金相 圖7是爐溫的實(shí)時(shí)監(jiān)控圖。
具體實(shí)施例方式因?yàn)榉勰┮苯甬a(chǎn)品是多孔材料，所以在封孔過(guò)程中，既要在產(chǎn)品外表形成一層連續(xù)致密的氧化層，也要在產(chǎn)品芯部形成一氧化層，并且使氧化層均勻分布在孔隙周邊，起到防銹作用。要使產(chǎn)品芯部能進(jìn)行封孔，第一階段處理的溫度不能過(guò)高。因?yàn)楦邷氐臅r(shí)候，水蒸汽首先吸附于鐵的表面，發(fā)生氧和氫的分解反應(yīng)，由H2O分子中分解出的氧原子具有很強(qiáng)的活性，與鐵反應(yīng)生成Fe3O4的速度很快。由于Fe3O4膜比較致密，氧原子難于越過(guò)Fe3O4向鐵的內(nèi)部擴(kuò)散，只發(fā)生橫向生成。第一階段處理的溫度又不能過(guò)低，這樣會(huì)影響反應(yīng)的速率。另外，從活塞產(chǎn)品的形狀以及水蒸汽與其反應(yīng)時(shí)候的動(dòng)力學(xué)關(guān)系來(lái)研究，通常，剛通進(jìn)去的水蒸汽并不都會(huì)全部進(jìn)入產(chǎn)品，而相當(dāng)大一部分都不與其反應(yīng)，只是在爐子里面保持一定的壓力關(guān)系。如圖1，活塞產(chǎn)品不是平面，而是一個(gè)圓面，所以當(dāng)水蒸汽接觸的時(shí)候，會(huì)成一定角度進(jìn)去。如圖2，水蒸汽接觸活塞的時(shí)候，一部分沿ab進(jìn)入活塞內(nèi)部，一部分沿ad逃逸，另外還有一部分反射出去。這樣，假設(shè)ab與ad之間的夾角為0，則進(jìn)入活塞與逃逸的水蒸汽體積之間存在這樣的關(guān)系
Vad=Vab cos 0
明顯，逃逸的水蒸汽比進(jìn)入活塞的水蒸汽要多，而在接觸面是平面(如下法蘭和閥板)時(shí)產(chǎn)生這種情況的概率相對(duì)較少。綜上，第一階段處理的溫度應(yīng)該要低一點(diǎn)，本發(fā)明將其降到520_530°C，并且在這個(gè)階段適當(dāng)延長(zhǎng)至3. 5-4. 5h，使Fe3O4在活塞芯部充斥的量多一些并且均勻性好一些。 第二階段處理在活塞表面形成一層致密氧化層，溫度越高反應(yīng)越迅速，可以升高到580-590°C，但是不能高于600°C，因?yàn)樵?00°C時(shí)會(huì)生成疏松的FeO，并且脫落，這就是通常我們所說(shuō)的脫皮現(xiàn)象。升高溫度后，第二階段的處理時(shí)間就可以從3h減少到I. 5-2. 5h，經(jīng)處理的活塞表面同樣可以獲得連續(xù)的Fe3O4，其厚度適中，氣密性良好。實(shí)施例I傳統(tǒng)方法與本發(fā)明方法對(duì)活塞產(chǎn)品進(jìn)行水蒸汽處理的比較 利用傳統(tǒng)方法和本發(fā)明方法對(duì)活塞產(chǎn)品進(jìn)行水蒸汽處理
傳統(tǒng)方法升高爐內(nèi)溫度并通氮?dú)獍焉弦粻t產(chǎn)品遺留下來(lái)的水蒸汽及一些氧氣和廢氣排除，通氮?dú)?.8h后通水蒸汽0. 5h。然后在第一階段處理中使活塞產(chǎn)品在540°C下與水蒸汽反應(yīng)3h，在第二階段處理中將活塞產(chǎn)品在580°C下與水蒸汽反應(yīng)3h。本發(fā)明方法按照傳統(tǒng)方法進(jìn)行預(yù)處理，然后在第一階段處理中將活塞產(chǎn)品在530°C下與水蒸汽反應(yīng)4h，在第二階段處理中將活塞產(chǎn)品在580°C下與水蒸汽反應(yīng)2h。結(jié)果見圖3-圖6。從圖3經(jīng)傳統(tǒng)方法處理的活塞產(chǎn)品芯部的金相圖可看出，采用傳統(tǒng)方法處理的活塞芯部大孔隙的部位氧化層量比較少，不能完全覆蓋住粉末冶金材料的孔隙。當(dāng)檢氣密性的時(shí)候，高壓氣體從這些孔隙“鉆”出來(lái)，把表層氧化層脹破，產(chǎn)品漏氣。而采用本發(fā)明方法處理的活塞由于在第一階段時(shí)經(jīng)過(guò)了足夠長(zhǎng)時(shí)間的處理，大部或全部大孔隙都被包覆住(見圖4經(jīng)本發(fā)明方法處理的活塞產(chǎn)品芯部的金相圖)，所以高壓氣體不能“鉆”出來(lái)，氣密性良好。另外，圖5顯示，傳統(tǒng)方法由于第二階段處理的時(shí)間較長(zhǎng)，所以表層氧化層比較厚一點(diǎn)，其厚度為8um。如果活塞在第一階段時(shí)就已經(jīng)在表層深入50um處堵塞，在第二階段時(shí)就會(huì)在這些地方的表層處不斷生成Fe3O4，造成有些地方看起來(lái)比較“肥大”。如圖6所示，本發(fā)明方法縮短了時(shí)間，表層氧化層較薄，其厚度為7um，但相對(duì)來(lái)說(shuō)比較均勻、適中，氣密性良好。實(shí)施例2活塞品質(zhì)的進(jìn)一步改進(jìn)
活塞在水蒸汽處理工序中還常常出現(xiàn)發(fā)紅現(xiàn)象。針對(duì)活塞的這個(gè)現(xiàn)象，在上述方法的基礎(chǔ)上采取以下幾種措施進(jìn)一步改善活塞產(chǎn)品的品質(zhì)
(I)延長(zhǎng)氮?dú)獗Ｗo(hù)產(chǎn)品的時(shí)間
在第一階段前的氮?dú)獗Ｗo(hù)和通水蒸汽的總時(shí)間不變的情況下，縮短第一階段之前通水蒸汽的時(shí)間，使得產(chǎn)品的整體溫度趨向于比較均勻的時(shí)候，才與水蒸汽反應(yīng)。溫度從原來(lái)的450°C升到現(xiàn)在的500°C，氮?dú)獗Ｗo(hù)時(shí)間從O. 5h增加到lh。(2)在每層ST筐中加網(wǎng)板隔開活塞
活塞產(chǎn)品的體積比較小，假如一個(gè)筐中放入密密麻麻的活塞，很容易造成很多不通暢的地方，當(dāng)水蒸汽與其反應(yīng)的時(shí)候，就會(huì)導(dǎo)致發(fā)紅。每一層筐都加設(shè)不銹鋼網(wǎng)板，并且使網(wǎng)板孔為I. 5cm2,同時(shí)將活塞撥開，使彼此之間間隔開一定距離，避免層疊現(xiàn)象。(3)減少水蒸汽的量以及及時(shí)排污
將水蒸汽的用量減少為28-38 L/mm2 · h0在通水蒸汽之前對(duì)水蒸汽發(fā)生器進(jìn)行排污，確保出來(lái)的水蒸汽干凈。并且在調(diào)整爐膛壓力之前開、關(guān)排氣閥進(jìn)行時(shí)間長(zhǎng)達(dá)Imin左右的排水操作，避免冷凝水從管道中進(jìn)入爐子內(nèi)。
采取上述措施能夠獲得有效解決水蒸汽處理過(guò)程中活塞的發(fā)紅問題。以上措施可以單獨(dú)使用，最好是結(jié)合起來(lái)使用。在第一階段溫度升高到第二階段溫度的升溫階段中(見圖7)，為了避免由于打開爐蓋使?fàn)t溫下降，需要再次升溫的麻煩，在這個(gè)時(shí)候，采用開排氣閥排出多余的死角的水蒸汽的方法也能達(dá)到避免發(fā)紅的效果。以上對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施進(jìn)行了具體說(shuō)明，當(dāng)然，本發(fā)明還可以采用與上述實(shí)施方式不同的形式，這些都不構(gòu)成對(duì)本實(shí)施方式的任何限制，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本發(fā)明精神的前提下所作的等同的變換或相應(yīng)的改動(dòng)，都應(yīng)該包括在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種活塞產(chǎn)品的水蒸汽處理方法，包括預(yù)處理、第一階段處理和第二階段處理，預(yù)處理包括升溫通氮?dú)庖欢螘r(shí)間后通水蒸汽，其特征在于在第一階段處理中，使活塞產(chǎn)品在52(T530°C下與水蒸汽反應(yīng)3. 5h 4. 5h ;在第二階段處理中，使活塞產(chǎn)品在58(T590°C下與水蒸汽反應(yīng)I. 5 2. 5h。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種活塞產(chǎn)品的水蒸汽處理方法，其中預(yù)處理時(shí)通氮?dú)鈺r(shí)間為O. 45-lh，通水蒸汽時(shí)間為O. 4-0. 7h。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種活塞產(chǎn)品的水蒸汽處理方法，其中預(yù)處理時(shí)通氮?dú)鈺r(shí)間為lh。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的一種活塞產(chǎn)品的水蒸汽處理方法，還包括在每層活塞產(chǎn)品之間加設(shè)網(wǎng)板。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種活塞產(chǎn)品的水蒸汽處理方法，其特征在于所述網(wǎng)板孔的面積大于1cm2。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種活塞產(chǎn)品的水蒸汽處理方法，其特征在于所述網(wǎng)板為不銹鋼網(wǎng)板。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的一種活塞產(chǎn)品的水蒸汽處理方法，其特征在于水蒸汽量為 28-38 L/mm2 · h。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種活塞產(chǎn)品的水蒸汽處理方法，其特征在于水蒸汽量為28-38 L/mm2 ·h。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種活塞產(chǎn)品的水蒸汽處理方法，其特征在于在第一階段處理和第二階段處理之間的升溫階段中，采用排氣閥排出多余的水蒸汽。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種活塞產(chǎn)品的水蒸汽處理方法，其特征在于在第一階段處理和第二階段處理之間的升溫階段中，采用排氣閥排出多余的水蒸汽。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種活塞產(chǎn)品的水蒸汽處理方法，包括預(yù)處理、第一階段處理和第二階段處理，預(yù)處理包括升溫通氮?dú)庖欢螘r(shí)間后通水蒸汽，其特征在于在第一階段處理中，使活塞產(chǎn)品在520-530℃下與水蒸汽反應(yīng)3.5-4.5h；在第二階段處理中，使活塞產(chǎn)品在580-590℃下與水蒸汽反應(yīng)1.5-2.5h。采用本發(fā)明的方法能夠解決活塞產(chǎn)品在水蒸汽處理過(guò)程中出現(xiàn)的漏氣問題。本發(fā)明還提供了進(jìn)一步改進(jìn)活塞品質(zhì)的方法。
文檔編號(hào)C23C8/16GK102828142SQ201210309458
公開日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2012年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月28日
發(fā)明者朱沛慶, 李月朝, 梁集標(biāo) 申請(qǐng)人:東睦(江門)粉末冶金有限公司