[實(shí)用新型]一種離子氮化爐

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201020055439.1
• 申請日: 2010-01-19
• 公開（公告）號: CN201686739U
• 公開（公告）日: 2010-12-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐麗文;陳健;楊有利;李輝
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶理工大學(xué)
• 主分類號: C23C8/36
• 分類號: C23C8/36
• 代理公司: 重慶博凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 50212
• 代理人: 李曉兵;李玉盛

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及熱處理設(shè)備，具體為一種用于對金屬件表面進(jìn)行滲氮處理的離子氮化爐，屬于機(jī)械制造加工技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

如今表面冶金技術(shù)已廣泛應(yīng)用于機(jī)械加工等領(lǐng)域，它是將非金屬元素通過等離子擴(kuò)散的方法滲入鋼鐵材料表面，形成表面含有多種合金氮化物的氮化層(又叫硬化層)。

離子氮化爐是一種重要的表面冶金熱處理設(shè)備。目前常用的離子氮化爐，是采用輝光離子氮化技術(shù)對工件進(jìn)行離子氮化處理，其結(jié)構(gòu)是由爐體、氮化供電系統(tǒng)、供氣和抽氣系統(tǒng)、加熱升溫系統(tǒng)組成。在進(jìn)行氮化處理時(shí)，通過抽氣系統(tǒng)抽氣使?fàn)t內(nèi)形成真空環(huán)境，再充入少量氨氣，通以500V左右的高壓直流電壓后，爐內(nèi)稀薄氣體發(fā)生電離，在爐內(nèi)的鋼制工件表面，產(chǎn)生負(fù)離子輝光放電，隨后在鋼制工件表面形成鐵和氮的化合物，如FeN、Fe₂N及Fe₃N等，從而使工件表面得到強(qiáng)化。經(jīng)過離子氮化的工件表面硬度可達(dá)HRC58或HV_0.2(850-900)左右，表面耐磨、抗腐蝕性都有較大提高。

但是，目前的離子氮化爐制得的氮化層仍然存在一些缺陷：氮化層厚度很薄，通常小于0.5mm，強(qiáng)化效果不夠；而且滲氮層的脆性較大易破損。如專利號為ZL200410075459公開的“節(jié)能離子氮化爐”，其特征是在爐體內(nèi)設(shè)置雙層不銹鋼密封絕熱保溫層，在爐底盤上設(shè)有爐底隔熱屏，以此達(dá)到更好的保溫效果，降低能耗。但是這種結(jié)構(gòu)的氮化爐仍然不能解決氮化層厚度較薄的問題，雖然保溫效果得到提升，但N⁺的活力以及擴(kuò)散速度沒有較大改善，經(jīng)氮化處理后的工件仍然不能滿足需求。

實(shí)用新型內(nèi)容

針對現(xiàn)有氮化處理技術(shù)中的上述不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種能夠提高滲入離子活力，加深擴(kuò)散層厚度，提高工件表面硬度的離子氮化爐。

本實(shí)用新型的裝置方案：一種離子氮化爐，包括爐體和爐底盤，爐底盤與爐體密封連接，在爐底盤上設(shè)有載物臺，待加工的鋼制工件放置于載物臺上，載物臺分別與控溫器和電源的陰極相連，電源的陽極連接到爐體上；在爐底盤上還連接有氨氣輸送管和真空泵；其特征在于，在爐體上連接有導(dǎo)管，通過導(dǎo)管將鋼制工件氮化需要的稀土有機(jī)溶劑輸入爐體內(nèi)。進(jìn)一步，所述稀土有機(jī)溶劑裝置在溶劑瓶內(nèi)，導(dǎo)管設(shè)置在溶劑瓶的底部，在導(dǎo)管上設(shè)有流量控制閥，其中，導(dǎo)管的直徑為2～3mm。

所述稀土有機(jī)溶劑需要進(jìn)行專門配制，它是由稀土化合物、Na₂O₃以及甲醇共同配制而成。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、提高了滲入元素N⁺的活力，通過在離子氮化爐上設(shè)置稀土有機(jī)溶劑的注入裝置，在氮化處理時(shí)加入稀土元素作為催化劑，可以有效的增加氮離子注入和擴(kuò)散的速度，使生成的硬化層厚度加深；

2、稀土元素在離子氮化中可以起到活化催滲作用，改善了工件表層的組織和性能，使之形成硬化相的數(shù)量增加，從而有效提高了表面強(qiáng)化效果，改善了表層耐磨性；

3、通過稀土元素的催滲作用，提高了氮化層的顯微硬度以及工件表面的耐腐蝕性和抗氧化性等；

4、本裝置結(jié)構(gòu)簡單，成本較低且易于操作，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益和廣泛的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的離子氮化爐的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，1-爐體，2-爐底盤，3-載物臺，4-溶劑瓶，5-稀土有機(jī)溶劑，6-導(dǎo)管，7-流量控制閥，8-鋼制工件，9-密封件，10-氨氣閥，11-真空泵，12-控溫器，13-電源，14-氨氣輸送管。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。

如圖1所示，一種離子氮化爐，包括爐體1和爐底盤2，爐體1為下端開口的圓筒結(jié)構(gòu)，在爐體1和爐底盤2的連接處設(shè)有密封件9，爐底盤2與爐體1密封連接；在爐底盤2的中部設(shè)有載物臺3，待加工的鋼制工件8放置于載物臺3上，載物臺3分別與控溫器12和電源13的陰極相連，電源13的陽極連接到爐體1上；在爐底盤2上還連接有氨氣輸送管14和真空泵11，在氨氣輸送管14上安裝有氨氣閥10；在爐體1上連接有導(dǎo)管6，通過導(dǎo)管6將鋼制工件8氮化需要的稀土有機(jī)溶劑5輸入爐體1內(nèi)。

所述稀土有機(jī)溶劑5設(shè)置在溶劑瓶4內(nèi)，導(dǎo)管6設(shè)置在溶劑瓶4的底部，在導(dǎo)管6上設(shè)有流量控制閥7，流量控制閥7用于控制稀土有機(jī)溶劑5的注入速度。