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      機(jī)械能助滲金屬表面改性新技術(shù)的制作方法

      文檔序號(hào):3402183閱讀:736來(lái)源:國(guó)知局
      專利名稱:機(jī)械能助滲金屬表面改性新技術(shù)的制作方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本發(fā)明的機(jī)械能助滲金屬表面改性新技術(shù),主要涉及金屬表面滲鋁、滲硅、滲銅、滲錳及鋅鋁共滲技術(shù),屬化學(xué)熱處理領(lǐng)域。
      目前,化學(xué)熱處理仍是提高產(chǎn)品質(zhì)量,延長(zhǎng)機(jī)械產(chǎn)品使用壽命的主要表面改性技術(shù)。國(guó)際上已將化學(xué)熱處理分為奧氏體狀態(tài)化學(xué)熱處理(高溫)和鐵素體狀態(tài)化學(xué)熱處理(低溫)。為了降低能耗,許多國(guó)家都致力于擴(kuò)大鐵素體狀態(tài)化學(xué)熱處理的研究,但大多從滲劑活化反應(yīng)著手,在單純使用熱能的條件下,研究工作未能獲得較大進(jìn)展。由于常規(guī)化學(xué)熱處理是單純使用熱能,擴(kuò)散激活能大,擴(kuò)滲溫度高,擴(kuò)滲時(shí)間長(zhǎng),耗能很大,因而使熱處理成為耗能大戶,并且限制了熱處理表面改性技術(shù)的推廣應(yīng)用。
      本發(fā)明的機(jī)械能助滲金屬表面改性新技術(shù),主要通過(guò)機(jī)械能與熱能相結(jié)合,將化學(xué)熱處理的傳導(dǎo)傳熱方式改為粒子對(duì)流傳熱,增加粒子間接觸機(jī)會(huì),傳熱速度快,溫度均勻;促進(jìn)了滲劑間的化學(xué)反應(yīng);使被處理的工件表面活化,有利于原子吸附;在機(jī)械能和熱能的作用下,粒子動(dòng)能激活了工件表層點(diǎn)陣原子,使其脫位,形成原子擴(kuò)散所需的空位,改變了擴(kuò)散機(jī)制,降低了擴(kuò)散激活能,大幅度降低了滲金屬的擴(kuò)滲溫度。


      圖1給出了本發(fā)明機(jī)械能助滲金屬加熱爐的結(jié)構(gòu)示意圖。其中1為滾筒,2為加熱爐爐體,3為傳動(dòng)軸,4為支撐輪,5為電爐絲。
      本發(fā)明是將滲劑、沖擊粉末與工件一起裝入加熱爐的滾筒內(nèi),滾筒安裝在加熱爐中,由電機(jī)通過(guò)減速機(jī)構(gòu)帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)。加熱爐采用臥式結(jié)構(gòu),爐膛為接近圓形截面,爐壁采用耐火纖維制品,在加熱爐的底部和兩側(cè)均勻布有加熱體(電爐絲),滾筒在加熱爐內(nèi)邊滾動(dòng)邊加熱,加熱溫度為400~600℃,利用運(yùn)動(dòng)的粉末粒子沖擊工件表面,使工件表面層產(chǎn)生足夠數(shù)量的原子擴(kuò)散所需的空位,實(shí)現(xiàn)機(jī)械能滲金屬表面改性。通過(guò)填加不同的滲劑和沖擊粒子的比例,可以分別實(shí)現(xiàn)機(jī)械能助滲鋁、滲硅、滲銅、滲錳及鋅鋁共滲。
      本發(fā)明的滲劑與沖擊粒子的組份配比質(zhì)量%為滲入的金屬粉末或滲入金屬元素的鐵合金粉末2~30,金屬的氯化物為0.5~20,焙燒粘土97.5~78。在上述溶劑中,還可加入氯化銨0~10,鋁粉0~5,硅鐵為0~5,稀土合金0~5。其沖擊粒子也可采用粒度為0.05~3mm的河沙、三氧化二鋁、石英沙。
      本發(fā)明的機(jī)械能助滲金屬表面改性新技術(shù),擴(kuò)滲溫度低,由常規(guī)的化學(xué)熱處理900~1100℃降低至400~600℃;擴(kuò)滲時(shí)間短,由原來(lái)4~10小時(shí)縮短到1~4小時(shí),節(jié)能顯著;并且熱處理變形很小,大部分工件處理后能直接裝配使用;基材的組織、性能基本上無(wú)變化。經(jīng)處理后的工件分別具有較好的抗高溫氧化性和較高的耐蝕性,防大氣腐蝕性好。
      實(shí)施例1,機(jī)械能助滲銅的滲劑與沖擊粉末的組份配比(質(zhì)量%)為銅粉4、氯化亞銅10、氯化銨0.5、鋁粉0.2、焙燒粘土85.3。將滲劑、沖擊粒子與工件裝入加熱爐中的滾筒,封閉加熱到460℃,保溫2小時(shí),滲銅層厚度大于60μm。
      實(shí)施例2,機(jī)械能助滲鋁的滲劑與沖擊粉末的組份配比(質(zhì)量%)為鋁鐵15、三氯化鋁5、氯化銨2、焙燒粘土78。將滲劑、沖擊粒子與工件裝入加熱爐中的滾筒,封閉加熱到560℃,保溫4小時(shí),滲鋁層厚度大于60μm。
      實(shí)施例3,機(jī)械能助滲硅的滲劑與沖擊粉末的組份配比(質(zhì)量%)為硅鐵合金13、氯化銨3、三氯化鉻5,鋁粉0.2,焙燒粘土78.8。將滲劑、沖擊粒子與工件裝入加熱爐中的滾筒,封閉加熱到520℃,保溫2小時(shí),滲硅層厚度大于60μm。
      實(shí)施例4,機(jī)械能助滲錳的滲劑與沖擊粉末的組份配比(質(zhì)量%)為錳粉15、三氯化錳3、氯化銨2、硅鐵0.2,焙燒粘土79.8。將滲劑、沖擊粒子與工件裝入加熱爐中的滾筒,封閉加熱到440℃,保溫2小時(shí),滲錳層厚度大于60μm。
      實(shí)施例5,機(jī)械能助鋅鋁共滲的滲劑與沖擊粉末的組份配比(質(zhì)量%)為鋅粉10、鋁鐵5、氯化銨3、三氯化鋁2,硅鐵0.2,焙燒粘土79.8。將滲劑、沖擊粒子與工件裝入加熱爐中的滾筒,封閉加熱到420℃,保溫2小時(shí),滲鋁層厚度大于80μm。
      權(quán)利要求
      1.機(jī)械能助滲金屬表面改性新技術(shù),利用滲劑、沖擊粒子與工件在加熱爐中進(jìn)行滲鋁、滲硅、滲錳、滲銅及鋅鋁共滲,其特征在于加熱爐為臥式結(jié)構(gòu),截面接近圓形,爐壁采用耐火纖維制品,加熱爐內(nèi)設(shè)有可轉(zhuǎn)動(dòng)的滾筒,滲劑、沖擊粒子與工件裝入滾筒封閉后進(jìn)行加熱保溫處理,滲劑與沖擊料子的組份配比(質(zhì)量%)為滲入的金屬元素粉末或滲入金屬元素的鐵合金粉末2~30,金屬的氯化物為0.5~20,焙燒粘土97.5~78。
      2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)械能助滲金屬表面改性新技術(shù),其特征在于所述的滲劑還可加入以下的元素(質(zhì)量%)氯化銨0~10,鋁粉0~5,硅鐵為0~5,稀土合金0~5。
      3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)械能助滲金屬表面改性新技術(shù),其特征在于所述的沖擊粒子也可采用粒度為0.05~3mm的河沙、三氧化二鋁或石英沙。
      4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)械能助滲金屬表面改性新技術(shù),其特征在于加熱爐的滾筒直徑為100~700mm,長(zhǎng)度為200~6000mm,轉(zhuǎn)數(shù)為3~60轉(zhuǎn)/分,加熱溫度為400~600℃,保溫1~4小時(shí)。
      全文摘要
      本發(fā)明的機(jī)械能助滲金屬表面改性新技術(shù),利用滲劑和沖擊粒子在加熱爐的滾筒內(nèi)對(duì)工件表面沖擊,使工件表面產(chǎn)生足夠數(shù)量的原子擴(kuò)散所需的空位,在400~600℃條件下,實(shí)現(xiàn)機(jī)械能助滲金屬表面改性,可用于金屬滲鋁、滲硅、滲銅、滲錳及鋅鋁共滲。與常規(guī)化學(xué)熱處理相比,降低了擴(kuò)散激能和擴(kuò)滲溫度,縮短了擴(kuò)滲時(shí)間,節(jié)能效果顯著。
      文檔編號(hào)C23C10/28GK1320717SQ01107820
      公開(kāi)日2001年11月7日 申請(qǐng)日期2001年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月28日
      發(fā)明者孫希泰, 徐英, 孫毅 申請(qǐng)人:山東大學(xué)
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