專(zhuān)利名稱(chēng)：稀土催滲離子滲氮新技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明為金屬表面化學(xué)熱處理，是一種添加稀土催滲劑的離子滲氮新技術(shù)。
經(jīng)離子滲氮處理的工件具有高的耐磨性和優(yōu)良的抗疲勞性能。但目前采用通入含氫、氮的混合氣體進(jìn)行離子滲氮的工藝生產(chǎn)周期長(zhǎng)，能源消耗大，尤其是不銹鋼件的離子滲氮，因表面存在氧化膜，需要更長(zhǎng)時(shí)間滲氮。日本JD59-035672專(zhuān)利采用加輔助電極等方法，利用輝光放電使工件升溫至300～450℃，減少和消除氧化膜，盡而在500～600℃滲氮，可使復(fù)雜工件獲得均勻滲氮層。此方法在明顯縮短生產(chǎn)周期方面收效不大。目前，國(guó)內(nèi)外都正在探索一有效提高滲氮速度的催滲技術(shù)。
本發(fā)明的目的就是克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種工藝方法簡(jiǎn)單，滲速明顯加快，易于操作掌握的稀土催滲離子滲氮新技術(shù)。
本發(fā)明是通過(guò)以下方式完成的。在將工件裝入爐內(nèi)的同時(shí)，將含鑭和鈰的混合稀土(其中鑭與鈰的含量之和大于35%)吊掛在爐架上或放置在陰極板面上，然后抽真空，通入氨氣，加高壓及電流，就實(shí)現(xiàn)了稀土催滲離子滲氮。而最佳稀土含量為含鑭和鈰為40%～50%的混合稀土。
稀土元素具有強(qiáng)烈的化學(xué)活性，它可與氧、氫、氮作用形成相應(yīng)的化合物，并能加快氮、氫化合物的分解。離子滲氮過(guò)程中，含有氮元素的氨氣等氣體被電離，具有高能量的氮離子和氫離子轟擊工件表面的同時(shí)，也使稀土發(fā)生離子化。稀土離子不僅吸附氮、氫離子而有利于氣相活化，還可沉積在工件表面，與氧化膜發(fā)生作用起到潔凈工件的作用。另一方面，離子滲氮層中存在高密度位錯(cuò)，沉積在表面的稀土元素也會(huì)沿位錯(cuò)區(qū)滲入工件。這些稀土離子(含原子)又進(jìn)一步吸附氮原子，使表層氮濃度提高并形成相應(yīng)的氮化物，同時(shí)促進(jìn)氮原子沿位錯(cuò)區(qū)向鋼內(nèi)部擴(kuò)散。
根據(jù)以上原理發(fā)明的工藝過(guò)程由下面實(shí)施例給出，將尺寸為φ20mm×10mm的38ClMOAI，40Cr，4Cr14Ni14W2MO，20CrMnTi鋼各4塊與含鑭和鈰45%左右，重0.25kg左右的混合稀土2塊一同放入LD-25型離子滲氮爐的陰極板面上，抽真空至10-2乇后，通入氨氣使氣壓保持在2～5乇，電壓、電流分別為600V，60A，滲氮溫度為530℃，滲氮時(shí)間為3～7小時(shí)。與常規(guī)離子滲氮比較，得到以下結(jié)果1、滲速可提高25～40%;
2、滲層硬度分布平緩，滲層脆性降低;
3、磨損性能得到進(jìn)一步提高。
詳細(xì)數(shù)據(jù)請(qǐng)看下列對(duì)照表本發(fā)明使用的稀土催滲劑來(lái)源廣泛，價(jià)格低廉，且可反復(fù)使用。采用該技術(shù)可明顯降低生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)效率，經(jīng)濟(jì)效益顯著。
530℃離子滲氮層深度(mm)對(duì)照表
權(quán)利要求
1.一種添加催滲劑的離子滲氮技術(shù)，其特征在于催滲劑為含鑭和鈰的混合稀土，其中鑭與鈰的含量之和大于35%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子滲氮技術(shù)，其特征在于催滲劑中鑭與鈰含量之和的最佳值為40%～50%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子滲氮技術(shù)，其特征在于催滲劑吊掛在滲氮爐內(nèi)的架上或放置在陰極板面上。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種添加稀土催滲劑的離子滲氮新技術(shù)，適用于金屬表面的化學(xué)熱處理。催滲劑為含鑭和鈰的混合稀土。由于稀土無(wú)素具有強(qiáng)烈的化學(xué)活性，可與氧、氫、氮作用形成相應(yīng)的化合物，并能加快氮、氫化合物的分解，因此，在將工件裝入離子滲氮爐內(nèi)的同時(shí)，加入混合稀土催滲劑，即可實(shí)現(xiàn)稀土催滲離子滲氮。本發(fā)明與常規(guī)離子滲氮比較，滲速明顯加快，一般可提高25～40％，滲層硬度分布平緩，滲層脆性降低。同時(shí)，本發(fā)明工藝方法簡(jiǎn)單，易于掌握，稀土原料來(lái)源廣泛，因此，經(jīng)濟(jì)效益顯著。
文檔編號(hào)C23C8/36GK1072733SQ9110793
公開(kāi)日1993年6月2日 申請(qǐng)日期1991年11月23日 優(yōu)先權(quán)日1991年11月23日
發(fā)明者王成國(guó), 彭其風(fēng), 陳方生, 劉如偉 申請(qǐng)人:山東工業(yè)大學(xué)