滲氮防腐蝕復(fù)合金屬精益管制備方法及制備裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及金屬精益管制備的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種滲氮防腐蝕復(fù)合金屬精益管制備方法，及實(shí)施該制備方法的制備裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]市場現(xiàn)有精益管也稱為覆塑管，是用帶有塑料塑脂涂層的鐵基體覆塑而成。由于外層是塑料，耐磨性能差、裝飾性能一般，易變色、不環(huán)保、強(qiáng)度較差，使用過程中也容易擦傷。
[0003]并且傳統(tǒng)的滲氮工藝無法一次性大批量生產(chǎn)具有完整均勻滲層的精益管，當(dāng)一次性放入過多的鐵基體管材到熱處理爐中，由于熱處理爐內(nèi)的溫度及氣體分布不均，導(dǎo)致鐵基體管材無法形成完整均勻的滲層，并且熱處理爐的氣密性不好，在抽真空或者反應(yīng)過程中，外界空氣極易進(jìn)入到爐中，影響爐內(nèi)反應(yīng)環(huán)境，直接導(dǎo)致生產(chǎn)出來的精益管滲層不完整、抗蝕性弱、成本高、不能密裝，不適合規(guī)模化生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本項(xiàng)發(fā)明是針對現(xiàn)行技術(shù)不足，提供一種高性能滲氮防腐蝕材料制備方法，使得普通鐵基體管材經(jīng)過處理，具備了精益管的耐腐蝕、高強(qiáng)度、耐磨損、不變色的性能。
[0005]本發(fā)明還提供一種實(shí)施該制備方法的制備裝置。
[0006]本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是:
[0007]—種滲氮防腐蝕復(fù)合金屬精益管制備方法，其特征在于，其包括以下步驟:
[0008](I)將鐵基體管材進(jìn)行表面拋光處理，使其達(dá)到表面活化的程度；
[0009](2)將鐵基體管材排列到密裝夾具中，將該密裝夾具放入到熱處理爐中加溫，加溫到爐內(nèi)溫度達(dá)600?700度時通入氨氣和二氧化碳，鐵基體管材與氨氣進(jìn)行反應(yīng)；
[0010]在加溫的過程以及反應(yīng)過程的同時氣氛攪拌系統(tǒng)同步工作，使?fàn)t內(nèi)溫度及氣氛達(dá)到均勻；
[0011](3)待步驟(2)中爐內(nèi)鐵基體管材與氨氣反應(yīng)完畢后，關(guān)閉管路電磁封閉系統(tǒng)的輸送氣體管路中的電磁閥，啟動抽真空系統(tǒng)，抽走爐內(nèi)的廢氣，抽真空完畢后打開路電磁封閉系統(tǒng)的輸送氣體管路中的電磁閥，輸入新的氨氣；
[0012](4)不斷重復(fù)步驟(3)，使?fàn)t內(nèi)鐵基體管材與氨氣反應(yīng)時間達(dá)3?5小時，使得鐵基體管材表面形成完整、均勻的氮擴(kuò)散層及鐵氮合金層；
[0013](5)降低爐內(nèi)溫度至550?580度，降低氨氣及二氧化碳流量于爐內(nèi)管材進(jìn)行反應(yīng)，使鐵基體管材表面形成致密氧化層；
[0014](6)取出鐵基體管材，進(jìn)行表面拋光，使鐵基體管材呈現(xiàn)亮光色表面。
[0015]作為進(jìn)一步改進(jìn)，步驟(2)所述熱處理爐設(shè)有一氣體密封環(huán)裝置，該氣體密封環(huán)裝置設(shè)置在熱處理爐的上蓋與爐體連接處，主動阻止外界空氣進(jìn)入到爐內(nèi)；
[0016]所述熱處理爐中還設(shè)有一與氣體密封環(huán)裝置連接的氣氛泄露檢測系統(tǒng)，該氣氛泄露檢測系統(tǒng)實(shí)時監(jiān)測氣體密封環(huán)裝置的氣密性情況；當(dāng)氣體密封環(huán)裝置出現(xiàn)泄露，氣氛泄露檢測系統(tǒng)及時反向補(bǔ)償氣體密封環(huán)裝置內(nèi)氣體；
[0017]在步驟(2)中，放入密裝夾具后進(jìn)行加熱時，同時啟動氣體密封環(huán)裝置與氣氛泄露檢測系統(tǒng)，保證爐內(nèi)氣氛與爐外空氣絕對隔絕，直至步驟(5)完成后關(guān)閉氣體密封環(huán)裝置與氣氛泄露檢測系統(tǒng)。
[0018]作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述的步驟(2)具體還包括以下內(nèi)容:
[0019]所述氣氛攪拌系統(tǒng)包括設(shè)置在上蓋底部的攪拌風(fēng)扇；
[0020]在加溫的過程中，啟動氣氛攪拌系統(tǒng)的攪拌風(fēng)扇，攪拌風(fēng)扇運(yùn)動形成的旋流使得熱處理爐內(nèi)壁的加熱絲所產(chǎn)生的熱氣在爐內(nèi)快速流動并達(dá)到均勻狀態(tài)，每個鐵基體管材在相同的爐內(nèi)氣溫環(huán)境下快速達(dá)到設(shè)定溫度；爐內(nèi)的氨氣及二氧化碳?xì)怏w在攪拌風(fēng)扇的旋流作用下快速流動，氣體在爐內(nèi)分布均勻。
[0021]作為進(jìn)一步改進(jìn)，其還包括以下步驟:
[0022](7)將步驟(6)表面拋光后的鐵基體管材裝入密裝夾具放入熱處理爐加溫至180?300度進(jìn)行反應(yīng)，得到表面具有不同顏色的鐵基體管材。
[0023]作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟(I)中，其還包括以下內(nèi)容:去除鐵基體管材表面的油污、沙眼。
[0024]—種實(shí)施上述滲氮防腐蝕復(fù)合金屬精益管制備方法的制備裝置，設(shè)置熱處理爐，所述熱處理爐內(nèi)設(shè)置一氣氛攪拌系統(tǒng)，熱處理爐底部連接一抽真空系統(tǒng)，熱處理爐上部連接氣體輸入裝置，在該氣體輸入裝置的輸氣管中設(shè)有電磁閥，在該熱處理爐的上蓋與爐體連接處設(shè)置一氣體密封環(huán)裝置，該氣體密封環(huán)裝置主動阻止外界空氣進(jìn)入到爐內(nèi)；所述氣體密封環(huán)裝置連接一氣氛泄露檢測系統(tǒng)，該氣氛泄露檢測系統(tǒng)實(shí)時監(jiān)測氣體密封環(huán)裝置的氣密性并及時反向補(bǔ)償氣體密封環(huán)裝置內(nèi)氣體。
[0025]作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述氣體密封環(huán)裝置包括一氣體密封環(huán)，該氣體密封環(huán)包括上法蘭環(huán)及下法蘭環(huán)，上法蘭環(huán)與熱處理爐上蓋連接，下法蘭環(huán)與熱處理爐爐體連接，所述上法蘭環(huán)與下法蘭環(huán)之間形成一環(huán)形氣體密封室，所述上法蘭環(huán)與下法蘭環(huán)之間還設(shè)有環(huán)形的膠質(zhì)密封圈。
[0026]作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述氣體密封環(huán)進(jìn)氣開口通入高壓保護(hù)氣體(氨氣)，氣體密封環(huán)出氣開口與氣氛泄露檢測系統(tǒng)連通，所述氣體密封環(huán)內(nèi)保護(hù)氣體壓力大于外界大氣壓力，氣體密封環(huán)內(nèi)的環(huán)形氣體密封室形成正壓，氣體密封環(huán)外形成負(fù)壓。
[0027]作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述氣氛泄露檢測系統(tǒng)包括內(nèi)罐及與內(nèi)罐連通的外罐，在內(nèi)罐與外罐之間填充液體，在外罐側(cè)設(shè)有液位觀察柱，所述內(nèi)罐上部與氣體密封環(huán)出氣開口連通。
[0028]作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述氣氛攪拌系統(tǒng)包括一設(shè)置在熱處理爐上蓋底部的攪拌風(fēng)
Ho
[0029]本發(fā)明的有益效果:針對現(xiàn)有精益管在鐵基體覆塑，耐磨性差、強(qiáng)度差等，而現(xiàn)有的滲氮工藝無法一次性大批量生產(chǎn)具有完整均勻滲層的精益管，本發(fā)明制備方法解決了抗腐蝕氮化管材抗蝕氮化層不完整、不能密裝、成本過高的技術(shù)難題，制備裝置設(shè)置的密裝夾具以及完善的熱處理爐爐內(nèi)反應(yīng)環(huán)境，具有成本低、適宜規(guī)?；a(chǎn)等特點(diǎn)，大幅提高單爐產(chǎn)量，并且所制備的精益管的滲層完整、抗蝕性強(qiáng)，滿足120小時中性鹽霧測試要求。
[0030]本發(fā)明的制備方法通過高低溫混合處理的方法，首先使管材加熱到600?700度與氨氣進(jìn)行反應(yīng)，然后將爐內(nèi)溫度下降至550?580度，并降低爐內(nèi)氨氣及二氧化碳的含量，管材再次與氨氣反應(yīng)，此種高低溫混合處理的方法保證了管材擴(kuò)散層的深度、均勻度和最后關(guān)鍵封閉表面氧化層的致密均勻度，提高抗腐蝕效果。
[0031]本發(fā)明的制備裝置中，氣氛攪拌系統(tǒng)的攪拌風(fēng)扇使?fàn)t內(nèi)形成旋流，旋流使得爐內(nèi)氣氛及溫度達(dá)到均勻狀態(tài)，保證密裝夾具中鐵基體管材在均勻的氣氛及溫度環(huán)境下與氨氣充分反應(yīng)，形成完整、均勻的氮擴(kuò)散層、鐵氮合金層。
[0032]抽真空系統(tǒng)與管路電磁封閉系統(tǒng)的協(xié)同工作，抽真空系統(tǒng)定時抽取爐內(nèi)反應(yīng)后的氨廢氣，以保證新的氨氣進(jìn)入并與管材充分反應(yīng)；在抽真空時，關(guān)閉管路電磁封閉系統(tǒng)的電磁閥，阻止進(jìn)氣管路上其他開關(guān)或部件有可能出現(xiàn)的空氣在抽真空的作用下流入，保證爐內(nèi)的氣氛完全與空氣隔絕。
[0033]氣體密封環(huán)裝置與氣氛泄露檢測系統(tǒng)協(xié)同工作，保證爐內(nèi)氣氛與爐外空氣絕對隔絕，并且一旦氣體密封環(huán)裝置發(fā)生氣體泄漏，氣氛泄露檢測系統(tǒng)及時反向補(bǔ)償氣體密封環(huán)裝置內(nèi)氣體，保證爐內(nèi)的氣氛完全與空氣隔絕，并能實(shí)時觀察到氣體密封環(huán)裝置的密封情況。
[0034]本發(fā)明制備方法制備的精益管在鐵基體管材上由內(nèi)向外形成4層結(jié)構(gòu)，分別是鐵基體層、氮擴(kuò)散層、鐵氮合金層、表面氧化層，該鐵氮合金層使精益管擁有優(yōu)異的抵抗700度氧化氣氛，抵抗大氣腐蝕的性能，致密均勻的表面氧化層具有優(yōu)良的耐磨性和機(jī)械強(qiáng)度，裝飾性也得到一定程度的提高。而且，只有當(dāng)爐內(nèi)反應(yīng)氣氛與空氣完全隔絕，才能使得精益管形成完整、均勻的氮擴(kuò)散層、鐵氮合金層、表面氧化層，并實(shí)現(xiàn)單爐高產(chǎn)量的規(guī)?；a(chǎn)。
[0035]下面結(jié)合附圖與【具體實(shí)施方式】，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。
【附圖說明】
[0036]圖1為本實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖2為圖1中氣氛攪拌系統(tǒng)的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖3為氣體密封環(huán)裝置與氣氛泄露檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖；
[0039]圖4為氣體密封環(huán)截面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0040]圖中：1.熱處理爐，11.上蓋，2.氣氛攪拌系統(tǒng)，21.攪拌風(fēng)扇，3.抽真空系統(tǒng)，
4.氣體輸入裝置，41.電磁閥，5.氣體密封環(huán)裝置，51.氣體密封環(huán)，52.上法蘭環(huán)，53.下法蘭環(huán)，54.環(huán)形氣體密封室，55.膠質(zhì)密封圈，6.氣氛泄露檢測系統(tǒng)，61.內(nèi)罐，62.外罐，63.觀察柱。
【具體實(shí)施方式】
[0041]實(shí)施例，參見圖1?4，本實(shí)施例提供的滲氮防腐蝕復(fù)合金屬精益管制備方法，其包括以下步驟：
[0042](1)將鐵基體管材進(jìn)行表面拋光處理，使其達(dá)到表面活化的程度；并去除鐵基體管材表面的油污、沙眼；
[0043](2)將鐵基體管材排列到密裝夾具中，將該密裝夾具放入到熱處理爐1中加溫，加溫到爐內(nèi)溫度達(dá)600?700度時通入氨氣和二氧化碳，鐵基體管材與氨氣進(jìn)行反應(yīng)；
[0044]在加溫的過程以及反應(yīng)過程的同時氣氛攪拌系統(tǒng)2設(shè)置在上蓋11底部的攪拌風(fēng)扇21同步工作；具體地、在加溫的過程中，啟動氣氛攪拌系統(tǒng)2的攪拌風(fēng)扇21，攪拌風(fēng)扇21運(yùn)動形成的旋流使得熱處理爐I內(nèi)壁的加熱絲所產(chǎn)生的熱氣在爐內(nèi)快速流動并達(dá)到均勻狀態(tài)，每個鐵基體管材在相同的爐內(nèi)氣溫環(huán)境下快速達(dá)到設(shè)定溫度；通入氨氣和二氧化碳后，爐內(nèi)的氨氣及二氧化碳?xì)怏w在攪拌風(fēng)扇21的旋流作用下快速流動，氣體在爐內(nèi)均勻地分布到密裝夾具內(nèi)的每個鐵基體管材四周；
[0045](3)待步驟(2)中爐內(nèi)鐵基體管材與氨氣反應(yīng)完畢后，關(guān)閉管路電磁封閉系統(tǒng)的輸送氣體管路中的電磁閥41，啟動抽真空系統(tǒng)3，抽走爐內(nèi)的廢氣，抽真空完畢后打開路電磁封閉系統(tǒng)的輸送氣體管路中的電磁閥41，輸入新的氨氣；
[0046](4)不斷重復(fù)步驟(3)，使?fàn)t內(nèi)鐵基體管材與氨氣反應(yīng)時間達(dá)3?5小時，使得鐵基體管材表面形成完整、均勻的氮擴(kuò)散層及鐵氮合金層；
[0047](5)降低爐內(nèi)溫度至550?580度，降低氨氣及二氧化碳流量于爐內(nèi)管材進(jìn)行反應(yīng)，使鐵基體管材表面形成致密氧化層；
[0048](6)取出鐵基體管材，進(jìn)行表面拋