[發明專利]在處理室內對至少一個工件實施碳氮共滲的方法

有效

• 申請號: 201180009610.2
• 申請日: 2011-01-03
• 公開（公告）號: CN102762760A
• 公開（公告）日: 2012-10-31
• 發明（設計）人: J·施瓦策爾;L·豪吉馬希;T·瓦爾登邁爾
• 申請（專利權）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號: C23C8/30
• 分類號: C23C8/30;C23C8/32;C23C8/34
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 李振東;過曉東

技術領域

本發明涉及根據權利要求1的方法，以及根據后續權利要求的處理室以及控制裝置和/或調節裝置。

背景技術

DE19909694A1、DE10118494A1和DE10322255A1公開了用于對金屬件實施碳氮共滲的方法。金屬工件的碳氮共滲是一種熱化學方法，其中將碳和氮引入鐵基材料的邊緣層內。其是一種特殊類型的“表面硬化”。DE19909694A1描述了一種碳氮共滲方法，其中氮的滲入在整個過程中進行或者在使用氮氣作為供體氣體時優選在最后的工藝階段中進行。DE10118494C2描述了一種低壓碳氮共滲方法，其中首先對鋼件實施滲碳，隨后利用氮供體氣體實施滲氮。DE10322255A1描述了一種用于對鋼件實施滲碳的方法，其中在加熱階段以及在擴散階段均添加釋放氮的氣體。在碳氮共滲時滲入的氮使得在邊緣層內獲得改善的摩擦磨損耐受性和改善的耐回火性。

在碳氮共滲時的工藝過程是在至少一個處理室內通過預先設定壓力、溫度、時間、工藝氣體組成和工藝氣體流量而進行的。在碳氮共滲期間，可以由碳供體氣體和氮供體氣體產生分子氫作為副產物。氫含量可以通過合適的傳感器測定。所用的傳感器必須被設計為可用于低壓設備或真空設備中。

可商購的氫傳感器允許在傳統氣體滲氮過程中借助滲氮參數調節工藝氣體氣氛。滲氮參數以如下方式定義：

k_N=P_NH3/(P_H2)^1.5

其中，

k_N=滲氮參數，

P_NH3=氨氣壓力，及

P_H2=氫氣壓力，

并且描述了氨氣供應量與氨氣轉化量之間的比例，因此確定氨氣的過量供應量。通過根據滲氮參數進行調節，可以在氣體滲氮過程中與工件裝料（Bauteil-Charge）的表面尺寸無關地在整個工藝過程中設定保持不變且可再現的滲氮條件。

在低壓碳氮共滲過程中，無法根據滲氮參數進行調節，因為在該工藝過程中在工件表面上碳濃度和氮濃度持續改變，及因此碳吸收量和氮吸收量持續改變，因而在使滲氮參數保持恒定時無法設定保持不變且可再現的滲碳條件和滲氮條件。取決于壓力、溫度以及工件裝料或爐襯料的反應性或催化活性的表面進行氣體分解或開始反應。

因此，對于處理室內的氣氛組成關鍵的是由流量決定的氣體在該室內的停留時間。

因此，實際上通過一系列復雜的試驗根據經驗測定所述工藝過程的固體氣體量（Festgasmengen），但是這僅僅適用于所檢驗的裝料構成（Chargenaufbau）、處理室和金屬工件所用的材料。無法直接地將固體氣體量轉換至其他的工藝過程、材料、裝料構成、處理室，而是必須重新根據經驗加以測定。DE10118494C2在一個實施例中描述了一種利用固體氣體量的低壓碳氮共滲。

發明內容

以本發明為基礎的問題是通過根據權利要求1的方法，以及根據后續權利要求的處理室以及控制裝置和/或調節裝置解決的。有利的實施方案在從屬權利要求中給出。此外，對于本發明重要的特征在后續的描述及附圖中給出，其中單獨的以及以不同方式組合的特征均可以是對于本發明重要的，而無需再次對此明確地加以說明。

根據本發明的方法的優點在于，可以通過檢測處理室內的氫含量利用低壓碳氮共滲法與裝料尺寸或爐設備無關地在至少一個位于處理室內的工件處實施均勻且可再現的碳氮共滲。

根據本發明，在用于對工件實施低壓碳氮共滲的處理室內借助氫傳感器監測工藝氣體氣氛的氫含量，并由此利用預先給定的氫含量極限值設定或調節碳供體氣體供應量或氮供體氣體供應量。以此為基礎考慮到，可以與工件裝料的構成和/或處理室無關地利用氫含量的測量值得出工藝氣體氣氛中的碳供體氣體供應量或氮供體氣體供應量，從而以此為依據可以在時間點和/或時間段和/或量方面調節流入處理室內的工藝氣體的量。該方法原則上可以用于不同種類的工件，并且特別良好地適合于金屬工件，尤其是適合于鐵基材料。因此，下面描述該方法對金屬工件的應用。