權(quán)利要求

1.粉末冶金制品的氮化工藝方法，其特征在于，包括： 對工件進行清洗； 將所述工件送入真空爐； 在滲氮溫度下周期性地對所述真空爐進行抽真空操作和通氮化氣體操作，以對所述工件進行真空脈沖氮化； 冷卻所述工件并出爐。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粉末冶金制品的氮化工藝方法，其特征在于，在滲氮溫度下周期性地對所述真空爐進行抽真空操作和通氮化氣體操作的步驟，包括： 抽出所述真空爐內(nèi)的氣體，直至所述真空爐內(nèi)的真空度達到第一預(yù)設(shè)值； 加熱所述真空爐至滲氮溫度； 停止抽出所述真空爐內(nèi)的氣體，并向所述真空爐內(nèi)通入氮化氣體，直至所述真空爐內(nèi)的氣壓達到第二預(yù)設(shè)值，完成一個氮化周期； 循環(huán)完成多個氮化周期。 3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的粉末冶金制品的氮化工藝方法，其特征在于，所述第一預(yù)設(shè)值為1.33Pa。 4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的粉末冶金制品的氮化工藝方法，其特征在于，加熱所述真空爐至滲氮溫度的步驟，包括： 加熱所述真空爐至530℃-540℃，并保溫。 5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的粉末冶金制品的氮化工藝方法，其特征在于，所述第二預(yù)設(shè)值為1000mbar。 6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的粉末冶金制品的氮化工藝方法，其特征在于，每個所述氮化周期為80-140ss。 7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的粉末冶金制品的氮化工藝方法，其特征在于，循環(huán)完成多個氮化周期的步驟，包括： 循環(huán)完成60個氮化周期。 8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粉末冶金制品的氮化工藝方法，其特征在于，對工件進行清洗的步驟，包括： 將工件送入真空清洗機； 蒸汽清洗所述工件； 循環(huán)噴淋所述工件； 浸泡所述工件； 干燥所述工件并出爐。 9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的粉末冶金制品的氮化工藝方法，其特征在于，在蒸汽清洗所述工件的步驟之前，所述方法還包括： 向所述真空清洗機加入Cl離子中和劑； 預(yù)噴淋所述工件。 10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粉末冶金制品的氮化工藝方法，其特征在于，所述氮化氣體為氨氣。

說明書

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及熱處理技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及粉末冶金制品的氮化工藝方法。

背景技術(shù)

粉末冶金制品可以減少機械加工量，提高生產(chǎn)率，所以在五金、電子工業(yè)上得到了日益廣泛的應(yīng)用。為了進一步提高其抗變載荷能力和耐磨耐磨性能，需要對粉末冶金制品進行氮化處理。

現(xiàn)有技術(shù)中，通常采用井式氮化爐實現(xiàn)對工件的氮化，且通常是通入氮化氣體后一次氮化，難以控制氣氛中的氮含量比或氮氫含量比，經(jīng)氣體氮化處理的工件表面通常會出現(xiàn)較厚(20um以上)的化合物層，這是由于e+γ′兩相組成的不均勻混合物層，里層則為擴散層。因此，在化合物內(nèi)產(chǎn)生三相顯微應(yīng)力，若在此方向上再約略加外力就會產(chǎn)生微裂紋，此裂紋逐漸擴展而使整個化合物層剝落，含鉻，鋁滲氮鋼的化合物層很脆，氣體氮化后一般都要把它磨去才能使用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的包括，例如，提供了一種粉末冶金制品的氮化工藝方法，其能夠提高工件表面硬度，改善白亮層不均勻現(xiàn)象，減少了工作的噪音，提高了耐磨、耐蝕特性，還可進一步擴大粉末冶金制品的用途，不需要磨削直接裝機使用，降低后期加工成本。

本發(fā)明的實施例可以這樣實現(xiàn)：

第一方面，本發(fā)明提供一種粉末冶金制品的氮化工藝方法，包括：

對工件進行清洗；

將所述工件送入真空爐；

在滲氮溫度下周期性地對所述真空爐進行抽真空操作和通氮化氣體操作，以對所述工件進行真空脈沖氮化；

冷卻所述工件并出爐。

在可選的實施方式中，在滲氮溫度下周期性地對所述真空爐進行抽真空操作和通氮化氣體操作的步驟，包括：

抽出所述真空爐內(nèi)的氣體，直至所述真空爐內(nèi)的真空度達到第一預(yù)設(shè)值；

加熱所述真空爐至滲氮溫度；

停止抽出所述真空爐內(nèi)的氣體，并向所述真空爐內(nèi)通入氮化氣體，直至所述真空爐內(nèi)的氣壓達到第二預(yù)設(shè)值，完成一個氮化周期；

循環(huán)完成多個氮化周期。

在可選的實施方式中，所述第一預(yù)設(shè)值為1.33Pa。

在可選的實施方式中，加熱所述真空爐至滲氮溫度的步驟，包括：

加熱所述真空爐至530℃-540℃，并保溫。

在可選的實施方式中，所述第二預(yù)設(shè)值為1000mbar。

在可選的實施方式中，每個所述氮化周期為80-140ss。

在可選的實施方式中，循環(huán)完成多個氮化周期的步驟，包括：

循環(huán)完成60個氮化周期。

在可選的實施方式中，對工件進行清洗的步驟，包括：

將工件送入真空清洗機；

蒸汽清洗所述工件；

循環(huán)噴淋所述工件；

浸泡所述工件；

干燥所述工件并出爐。

在可選的實施方式中，在蒸汽清洗所述工件400s的步驟之前，所述方法還包括：

向所述真空清洗機加入Cl離子中和劑；

預(yù)噴淋所述工件。

在可選的實施方式中，所述氮化氣體為氨氣。

本發(fā)明實施例的有益效果包括，例如：

本發(fā)明實施例提供的粉末冶金制品的氮化工藝方法，其首先對工件進行清洗，然后將工件送入真空爐，并且在滲氮溫度下周期性地對真空爐進行抽真空操作和通氮化氣體的操作，從而實現(xiàn)對工件實現(xiàn)真空脈沖氮化，最后冷卻工件并出爐。相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明通過脈沖氣體氮化工藝，可通過控制氣氛中氮含量比，或氮氫的比例，可以獲得5-15um的脆性較小的ε相單相層或0-8um厚的韌性γ′相單相層，也可以得到韌性更優(yōu)的無化合物層而僅有擴散層的滲層，這樣可以提高工件表面硬度，改善白亮層不均勻現(xiàn)象，減少了工作的噪音，提高了耐磨、耐蝕特性，還可進一步擴大粉末冶金制品的用途，與其他氮化工藝相比，可以說是提高粉末冶金件氮化質(zhì)量的一個很好得途徑，且不需要磨削直接裝機使用，降低后期加工成本。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應(yīng)當理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實施例，因此不應(yīng)被看作是對范圍的限定，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

圖1為本發(fā)明具體實施例提供的粉末冶金制品的氮化工藝方法的步驟框圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設(shè)計。

因此，以下對在附圖中提供的本發(fā)明的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

應(yīng)注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，若出現(xiàn)術(shù)語“上”、“下”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，或者是該發(fā)明產(chǎn)品使用時慣常擺放的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。

此外，若出現(xiàn)術(shù)語“第一”、“第二”等僅用于區(qū)分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

正如背景技術(shù)中所公開的，現(xiàn)有技術(shù)中的氮化工藝，通常是采用井式氮化爐實現(xiàn)的，首先需要融入保護氣體置換，然后通入氮化氣體，并在審的溫度下保持一定時間連續(xù)滲氮，滲氮速度較慢，滲氮時間較長，導(dǎo)致總的氮化周期長達24小時。同時，由于滲氮氣體通入爐內(nèi)后即無法控制，導(dǎo)致無法控制爐內(nèi)氣氛，持續(xù)滲氮作用下，經(jīng)氣體氮化處理的工件表面通常會出現(xiàn)較厚(20um以上)的化合物層，這是由于e+γ′兩相組成的不均勻混合物層，里層則為擴散層。因此，在化合物內(nèi)產(chǎn)生三相顯微應(yīng)力，若在此方向上再約略加外力就會產(chǎn)生微裂紋，此裂紋逐漸擴展而使整個化合物層剝落，含鉻，鋁滲氮鋼的化合物層很脆，氣體氮化后一般都要把它磨去才能使用。

此外，對于鋼制零件，氮化前可用汽油、洗滌劑進行清洗，而對于多孔的粉末冶金，使用常規(guī)的清洗方法是不當?shù)摹?/span>

為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種新型的粉末冶金制品的氮化工藝方法，需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明的實施例中的特征可以相互結(jié)合。

具體實施例

參見圖1，本實施例提供一種粉末冶金制品的氮化工藝方法，提高了粉末冶金件的氮化質(zhì)量，且冶金件不需要磨削直接裝機使用，降低后期加工成本。

本實施例提供的粉末冶金制品的氮化工藝方法，用于實現(xiàn)對粉末冶金制品的氮化工藝，能夠進一步提升粉末冶金制品的抗變載荷能力和耐磨耐磨性能。其中粉末冶金制品的粉末配方為：銅2.5％、石墨1.5％、硬質(zhì)酸鋅1％、二硫化鉬0.5％、錠子油0.1％、100目鐵粉94.4％，燒制后制品含碳量為0.68％、金相組織為珠光體+鐵素體+石墨、硬度93HRB。

本實施例提供的粉末冶金制品的氮化工藝，具體包括以下步驟：

S1：對工件進行清洗。

具體而言，可以利用真空溶劑清洗機對粉末冶金制品進行清洗，首先將工件放入到真空溶劑清洗機，然后向真空清洗機中加入Cl離子中和劑，然后預(yù)噴淋工件，起到初步清洗作用，再通過蒸汽清洗工藝對工件進行清洗，然后循環(huán)噴淋工件，再浸泡工件，最后干燥工件后出爐。

需要說明的是，本實施例中真空溶劑清洗機能夠清洗充分，壓制粉末冶金件的空隙油污、避免表面含氧化物吸附和在后期還原性氣氛而生成氧，減少內(nèi)氧化清洗系統(tǒng)采用純凈的環(huán)境的環(huán)保碳氫有機溶劑，對金屬加工有及各種淬火油都有極佳的溶解性，能夠保證清洗效果。

優(yōu)選地，本實施例中可以采用真空溶劑清洗機清洗，通過對工件蒸汽清洗400秒、噴淋400秒、浸泡300秒(包含發(fā)泡和超聲波)、快速干燥800秒，充分去除表面油污、水分、切削液、避免表面含氧化物吸附和在后期還原性氣氛而生成氧。

S2：將工件送入真空爐。

具體地，將清洗過后的工件送入真空爐，真空爐上設(shè)置有抽真空裝置和氮化氣體通入裝置，其中抽真空裝置可以是機械泵，能夠?qū)崿F(xiàn)對真空爐內(nèi)氣體的抽取動作，從而使得爐內(nèi)氣壓降低，氮化氣體通入裝置用于脈沖式地向真空爐內(nèi)通入氮化氣體，方便對工件進行氮化。

S3：在滲氮溫度下周期性地對真空爐進行抽真空操作和通氮化氣體操作，以對工件進行真空脈沖氮化。

具體而言，在工件裝入真空爐后，首先抽出真空爐內(nèi)的氣體，直至真空爐內(nèi)的真空度達到第一預(yù)設(shè)值，然后加熱真空爐至滲氮溫度，再停止抽出真空爐內(nèi)的氣體，并向真空爐內(nèi)通入氮化氣體，直至真空爐內(nèi)的氣壓達到第二預(yù)設(shè)值，完成一個氮化周期，然后循環(huán)完成多個氮化周期。

需要說明的是，在完成多個氮化周期的過程中，真空爐始終處于滲氮溫度的范圍內(nèi)，保證溫度始終處于滲氮條件下。

優(yōu)選地，此處第一預(yù)設(shè)值可以是1.33Pa，即初始抽真空動作需要持續(xù)到真空爐內(nèi)的真空度達到1.33Pa時才會啟動后續(xù)的加熱動作。同時，滲氮溫度可以是530℃-540℃，即加熱真空爐至530℃-540℃，優(yōu)選加熱至535℃，并保溫直至滲氮結(jié)束。同時，第二預(yù)設(shè)值可以是1000mbar，即通入氮化氣體會使得爐內(nèi)壓力升高，直至1000mbar時即可停止通入。此外，每個氮化周期為80-140s，在整個氮化工藝中需要完成60個氮化周期。當然，此處所列舉的數(shù)據(jù)僅僅是舉例說明，可以根據(jù)實際的氮化環(huán)境做出一定改進。

在本實施例中，氮化氣體可以是氨氣，氨氣的通入速率可以是5m 3/h，實際執(zhí)行步驟S3時，可以采用脈沖方式向真空爐內(nèi)通入氨氣，即工件裝入真空爐后開始啟動機械泵抽氣，當真空度達到第一預(yù)設(shè)值(例如1.33Pa)時，通電升溫，加熱真空爐，同時繼續(xù)抽真空，保持爐內(nèi)的真空度，爐溫達到要求的滲氮溫度530-540℃后，保溫一定時間，然后停止抽真空，向爐內(nèi)通人干燥的氨氣，使爐壓升高至1000mbar下，循環(huán)60次，一次120秒，保持一定時間，再抽真空并保持一定時間，再通入氨氣，如此反復(fù)進行多次，直到滲層達到要求為止。在整個氮化過程中爐溫保持不變。

在本實施例中，真空脈沖氮化后工件表面硬度較高，滲氮速度較普通氣體滲氮快很多，縮短氮化時間，總周期為14小時，比氣體氮化總周期24小時減少了10小時，且滲層均勻分布。

S4：冷卻工件并出爐。

具體而言，在滲層達到要求后，停止加熱并冷卻真空爐至80℃后出爐，完成滲氮動作。

值得注意的是，常規(guī)工藝中，其具體工藝過程參數(shù)如下：井式氮化爐溫度525℃點火10min，滲氮溫度525℃保持9h，此時NH 3分解率18％-22％，然后保持滲氮溫度525℃11h，此時NH 3分解率30％-35％，最后保持滲氮溫度525℃7h，此時NH 3分解率18％-22％，NH 3流量15-25m 3/h，工藝周期27小時左右。而要求規(guī)范如下：表面硬度≥550HV 0.05；氮化層-花鍵≥0.1mm；白亮層-花鍵處：5-15μm；脆性≤2級；疏松≤2級；脈沖氮化物≤2級。利用常規(guī)工藝滲氮處理后工件的檢測結(jié)果如下：表面硬度456、634、493HV 0.05，氮化層-花鍵：0.037D N(280HV 0.1)；白亮層-花鍵處：6-10μm，脆性3級；疏松3級；脈沖氮化物3級。檢測結(jié)果證明其并不合格。

經(jīng)過本發(fā)明提供的粉末冶金制品的氮化工藝方法后，對于工件的檢測結(jié)果如下：表面硬度643、631、656HV 0.05，氮化層-花鍵：0.951D N(280HV 0.1)，白亮層-花鍵：5-12μm，脆性1級；疏松2級；脈沖氮化物1級。檢測結(jié)果證明其合格。由此可以看出，經(jīng)過本實施例方法滲氮后的工件，質(zhì)量優(yōu)于常規(guī)工藝滲氮后的工件。

綜上所述，本實施例提供的粉末冶金制品的氮化工藝方法，其首先對工件進行清洗，然后將工件送入真空爐，并且在滲氮溫度下周期性地對真空爐進行抽真空操作和通氮化氣體的操作，從而實現(xiàn)對工件實現(xiàn)真空脈沖氮化，最后冷卻工件并出爐。相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明通過脈沖氣體氮化工藝，可通過控制氣氛中氮含量比，或氮氫的比例，可以獲得5-15um的脆性較小的ε相單相層或0-8um厚的韌性γ′相單相層，也可以得到韌性更優(yōu)的無化合物層而僅有擴散層的滲層，這樣可以提高工件表面硬度，改善白亮層不均勻現(xiàn)象，減少了工作的噪音，提高了耐磨、耐蝕特性，還可進一步擴大粉末冶金制品的用途，與其他氮化工藝相比，可以說是提高粉末冶金件氮化質(zhì)量的一個很好得途徑，且不需要磨削直接裝機使用，降低后期加工成本。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護范圍為準。

粉末冶金制品的氮化工藝方法.pdf