專利名稱：燃燒快速碳氮共滲膏劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬材料表面化學(xué)熱處理劑，特別是涉及一種燃燒快速碳氮共滲膏劑。
碳氮共滲按其所用化學(xué)介質(zhì)狀態(tài)的不同，分為氣體、液體及固體碳氮共滲。氣體碳氮共滲通常在可控氣氛爐或改裝的井式滲碳爐中進(jìn)行、易控制，易于實現(xiàn)機(jī)械化、自動化、但處理周期長，一般從開溫、保溫至下溫出爐需10小時左右，且低溫比高溫碳氮共滲耗時更長。液體碳氮共滲雖然處理時間相對氣體碳氮共滲短，但其成本較高，且鹽浴有毒，配套設(shè)施較復(fù)雜。固體碳氮共滲，處理周期同樣較長，且質(zhì)量不穩(wěn)定，生產(chǎn)上使用較少，其滲劑由氰化物及活性劑組成。
本發(fā)明的目的在于提供一種由滲劑和供熱劑組成的成本低，不需熱處理設(shè)備，處理周期短的燃燒快速碳氮共滲膏劑。
本發(fā)明燃燒快速碳氮共滲膏劑組份包括(以重量％計)滲劑35～40％、供熱劑60～65％。其中滲劑由50～60％的含碳、氮化合物，25～30％的催化劑，以及15～20％的粘接劑組成。含碳、氮化合物是胺類、氫氰酸及其鹽、碳黑中兩種或兩種以上，如甲酰胺、三乙醇胺、尿素等。催化劑是紅磷、鋁粉、硫粉、苯、四氯化碳、鎳粉及碳酸鹽中至少三種。粘接劑是淀粉類物質(zhì)中的一種、如面粉、糊精等；供熱劑由8～12％的引燃劑、55～60％的放熱劑，及30～35％的保護(hù)劑組成。引燃劑是鎂粉、紅磷及放氧劑中的一種或兩種，放氧劑如氯酸鉀等。放熱劑是鋁粉與油類物質(zhì)的混合物，油類物質(zhì)為桐油、機(jī)械油等。保護(hù)劑是無機(jī)隔熱材料與淀粉類物質(zhì)的混合物，無機(jī)隔熱材料如石英砂，硅藻土等，淀粉類物質(zhì)如面粉、糊精等。
本發(fā)明燃燒快速碳氮共滲膏劑中各組份的作用是、滲劑中的含碳、氮化合物能夠在一定溫度條件下分解出活性C、N原子，使其滲入工件表層，進(jìn)行表層處理。滲劑中的催化劑可降低分解C、N原子反應(yīng)的活化能，或增強(qiáng)金屬表面對C、N原子的吸收性，促進(jìn)分解C、N原子的反應(yīng)。滲劑中的粘接劑起增加膏劑粘度的作用，增強(qiáng)膏劑與金屬表面的結(jié)合力。供熱劑中的引燃劑起遇火引燃作用，使供熱劑中的放熱劑燃燒，并放出大量熱，使?jié)B劑發(fā)生熱分解，同時使體系溫度急劇上升，達(dá)到合適的共滲溫度。供熱劑中的保護(hù)劑在反應(yīng)進(jìn)行時能在體系外層形成較為致密的保護(hù)層，隔絕空氣進(jìn)入體系，增加體系壓強(qiáng)。
本發(fā)明燃燒快速碳氮共滲膏劑的共滲原理是，碳原子滲入工件表面后迅速形成Fe3C微粒，而后氮原子以Fe3C為核心，在其表面形成Fe2N、Fe4N化合物，在Fe-N狀態(tài)圖的共析溫度下，由于N在α-Fe中的溶解度和擴(kuò)散速度均比碳大，故只有氮向工件內(nèi)部擴(kuò)散構(gòu)成擴(kuò)散層，因此，工件共滲層的結(jié)構(gòu)是表面為ε-Fe2-3N、γ′-Fe2N、Fe3C構(gòu)成的化合物層，而后為擴(kuò)散層，靠近化合物層區(qū)有較多的γ′-Fe4N，愈往工件內(nèi)部深處愈少，最后為氮在α-Fe中的固溶體。共滲層厚度約0.15～0.3mm，其表面硬度一般為HV400～700，耐磨性及耐蝕性大為提高。
本發(fā)明燃燒快速碳氮共滲膏劑的使用，徹底擺脫了熱處理傳統(tǒng)的加熱方式，利用自身燃燒熱，在極短的時同內(nèi)使體系溫度急驟上升，滲劑急驟反應(yīng)分解，使活性碳、氮原子滲入工件表層，同時膏劑燃燒后，表面形成致密的覆蓋層，起到了增壓和保護(hù)作用。共滲膏劑成成低，用其處理時操作簡單，不需熱處理設(shè)備，且節(jié)約能源，工件處理后的尺寸變化極小，約幾微米～十幾微米，可以不再進(jìn)行加工。再者，被處理工件心部溫度在處理前后及處理過程中變化不大，故其心部組織和性能在熱處理后不發(fā)生變化，使用該種共滲膏劑的金屬表面處理時間短，僅幾分鐘時間，且效果好，適合于各種金屬的表面處理。
下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明實施例

圖1工件被加熱的體系示意2工件經(jīng)本發(fā)明快速處理后的金相照片圖3硬質(zhì)曲線圖4結(jié)構(gòu)鋼在鹽霧噴射試驗中耐腐蝕性能比較圖5滲層中的N、C含量曲線實施例1(1)滲劑配比(g)甲酰胺25尿素 20炭黑 8硫粉 3碳酸鈉15苯5鎳粉 5糊精 19依次加入上述各組份于容器中，并不斷攪拌，混合均勻、最后制成膏狀密封包裝。
(2)供熱劑配比(g)紅磷10鋁粉25硅藻土 15
廢機(jī)油 32面粉18先將廢機(jī)油注入容器內(nèi)，再依次加入上述組份，攪拌均勻后密封包裝。
(3)共滲膏制配比(9)滲劑 36供熱劑64使用時先將滲劑涂于工件表面，再將供熱劑涂于滲劑上、噴火點燃膏劑，幾分鐘便可完成工件表面碳氮共滲處理。工件被加熱的體系示意圖如圖1所示，其中1表示工件，2表示滲劑，3表示供熱劑在燃燒過程中產(chǎn)生的保護(hù)層。工件經(jīng)此膏劑快速處理后的金相照片如圖2所示，其中4表示滲層。用此膏劑燃燒快速碳氮共滲與原子工藝比較如圖3、圖4、圖5所示。
實施例2(1)滲劑配比(g)甲酰胺 20三乙醇胺10亞鐵氰化鉀 20碳黑5紅磷3鋁粉3苯 5鎳粉4碳酸鈉 15面粉15
制備方法同實施例1。
(2)供熱劑配方鎂粉 10鋁粉 25氯酸鉀 5桐油 30石英砂(40-70目)15面粉 15制備方法同實施例1。(3)共滲膏劑配方(g)滲劑 40供熱劑60使用方式同實施例1。
權(quán)利要求
1.一種燃燒快速碳氮共滲膏劑，其特征在于組份包括滲劑35～40％(重量)、供熱劑60～65％(重量)，其中滲劑由50～6％(重量)的含碳氮化合物、25～30％(重量)的催化劑及15～20％(重量)的粘接劑組成；供熱劑由8～12％(重量)的引燃劑，55～60％(重量)的放熱劑及30～35％(重量)的保護(hù)劑組成。
2.如權(quán)利要求1所述的燃燒快速碳氮共滲膏劑，其特征在于滲劑中的含碳、氮化合物是胺類、氫氰酸及其鹽、碳黑中的兩種或兩種以上；催化劑是紅磷、鋁粉、硫粉、碳酸鹽、苯、四氯化碳、鎳粉中的至少三種；粘接劑是淀粉類物質(zhì)中的一種。
3.如權(quán)利要求1所述的燃燒快速碳氮共滲膏劑，其特征在于供熱劑中的引燃劑是鎂粉、紅磷、放氧劑中的一種或一種以上；放熱劑是鋁粉及油類的混合物；保護(hù)劑是無機(jī)隔熱材料與淀粉類物質(zhì)的混合物。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種燃燒快速碳氮共滲膏劑，其組分包括(以重量％計)滲劑35～40％、供熱劑60～65％。其中滲劑由含碳、氮化合物50～60％、催化劑25～30％、粘接劑15～20％組成。供熱劑由引燃劑8～12％、放熱劑55～60％、保護(hù)劑30～35％組成。使用時將滲劑涂于工件表面，再將供熱劑涂于滲劑上、噴火點燃膏劑、幾分鐘時間即可完成工件表層碳氮共滲。成本低，操作簡單，處理后的工件表面硬度、耐磨性及耐蝕性大為提高。
文檔編號C23C8/00GK1145416SQ95111490
公開日1997年3月19日 申請日期1995年9月12日 優(yōu)先權(quán)日1995年9月12日
發(fā)明者龍飛舟 申請人:龍飛舟