机械能助渗金属表面改性新技术制造技术

本发明专利技术的机械能助渗金属表面改性新技术，利用渗剂和冲击粒子在加热炉的滚筒内对工件表面冲击，使工件表面产生足够数量的原子扩散所需的空位，在４００～６００℃条件下，实现机械能助渗金属表面改性，可用于金属渗铝、渗硅、渗铜、渗锰及锌铝共渗。与常规化学热处理相比，降低了扩散激能和扩渗温度，缩短了扩渗时间，节能效果显著。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的机械能助渗金属表面改性新技术，主要涉及金属表面渗铝、渗硅、渗铜、渗锰及锌铝共渗技术，属化学热处理领域。目前，化学热处理仍是提高产品质量，延长机械产品使用寿命的主要表面改性技术。国际上已将化学热处理分为奥氏体状态化学热处理(高温)和铁素体状态化学热处理(低温)。为了降低能耗，许多国家都致力于扩大铁素体状态化学热处理的研究，但大多从渗剂活化反应着手，在单纯使用热能的条件下，研究工作未能获得较大进展。由于常规化学热处理是单纯使用热能，扩散激活能大，扩渗温度高，扩渗时间长，耗能很大，因而使热处理成为耗能大户，并且限制了热处理表面改性技术的推广应用。本专利技术的机械能助渗金属表面改性新技术，主要通过机械能与热能相结合，将化学热处理的传导传热方式改为粒子对流传热，增加粒子间接触机会，传热速度快，温度均匀；促进了渗剂间的化学反应；使被处理的工件表面活化，有利于原子吸附；在机械能和热能的作用下，粒子动能激活了工件表层点阵原子，使其脱位，形成原子扩散所需的空位，改变了扩散机制，降低了扩散激活能，大幅度降低了渗金属的扩渗温度。附图说明图1给出了本专利技术机械能助渗金属加热炉的结构示意图。其中1为滚筒，2为加热炉炉体，3为传动轴，4为支撑轮，5为电炉丝。本专利技术是将渗剂、冲击粉末与工件一起装入加热炉的滚筒内，滚筒安装在加热炉中，由电机通过减速机构带动转动。加热炉采用卧式结构，炉膛为接近圆形截面，炉壁采用耐火纤维制品，在加热炉的底部和两侧均匀布有加热体(电炉丝)，滚筒在加热炉内边滚动边加热，加热温度为400～600℃，利用运动的粉末粒子冲击工件表面，使工件表面层产生足够数量的原子扩散所需的空位，实现机械能渗金属表面改性。通过填加不同的渗剂和冲击粒子的比例，可以分别实现机械能助渗铝、渗硅、渗铜、渗锰及锌铝共渗。本专利技术的渗剂与冲击粒子的组份配比质量％为渗入的金属粉末或渗入金属元素的铁合金粉末2～30，金属的氯化物为0.5～20，焙烧粘土97.5～78。在上述溶剂中，还可加入氯化铵0～10，铝粉0～5，硅铁为0～5，稀土合金0～5。其冲击粒子也可采用粒度为0.05～3mm的河沙、三氧化二铝、石英沙。本专利技术的机械能助渗金属表面改性新技术，扩渗温度低，由常规的化学热处理900～1100℃降低至400～600℃；扩渗时间短，由原来4～10小时缩短到1～4小时，节能显著；并且热处理变形很小，大部分工件处理后能直接装配使用；基材的组织、性能基本上无变化。经处理后的工件分别具有较好的抗高温氧化性和较高的耐蚀性，防大气腐蚀性好。实施例1，机械能助渗铜的渗剂与冲击粉末的组份配比(质量％)为铜粉4、氯化亚铜10、氯化铵0.5、铝粉0.2、焙烧粘土85.3。将渗剂、冲击粒子与工件装入加热炉中的滚筒，封闭加热到460℃，保温2小时，渗铜层厚度大于60μm。实施例2，机械能助渗铝的渗剂与冲击粉末的组份配比(质量％)为铝铁15、三氯化铝5、氯化铵2、焙烧粘土78。将渗剂、冲击粒子与工件装入加热炉中的滚筒，封闭加热到560℃，保温4小时，渗铝层厚度大于60μm。实施例3，机械能助渗硅的渗剂与冲击粉末的组份配比(质量％)为硅铁合金13、氯化铵3、三氯化铬5，铝粉0.2，焙烧粘土78.8。将渗剂、冲击粒子与工件装入加热炉中的滚筒，封闭加热到520℃，保温2小时，渗硅层厚度大于60μm。实施例4，机械能助渗锰的渗剂与冲击粉末的组份配比(质量％)为锰粉15、三氯化锰3、氯化铵2、硅铁0.2，焙烧粘土79.8。将渗剂、冲击粒子与工件装入加热炉中的滚筒，封闭加热到440℃，保温2小时，渗锰层厚度大于60μm。实施例5，机械能助锌铝共渗的渗剂与冲击粉末的组份配比(质量％)为锌粉10、铝铁5、氯化铵3、三氯化铝2，硅铁0.2，焙烧粘土79.8。将渗剂、冲击粒子与工件装入加热炉中的滚筒，封闭加热到420℃，保温2小时，渗铝层厚度大于80μm。权利要求1．机械能助渗金属表面改性新技术，利用渗剂、冲击粒子与工件在加热炉中进行渗铝、渗硅、渗锰、渗铜及锌铝共渗，其特征在于加热炉为卧式结构，截面接近圆形，炉壁采用耐火纤维制品，加热炉内设有可转动的滚筒，渗剂、冲击粒子与工件装入滚筒封闭后进行加热保温处理，渗剂与冲击料子的组份配比(质量％)为渗入的金属元素粉末或渗入金属元素的铁合金粉末2～30，金属的氯化物为0.5～20，焙烧粘土97.5～78。2．根据权利要求1所述的机械能助渗金属表面改性新技术，其特征在于所述的渗剂还可加入以下的元素(质量％)氯化铵0～10，铝粉0～5，硅铁为0～5，稀土合金0～5。3．根据权利要求1所述的机械能助渗金属表面改性新技术，其特征在于所述的冲击粒子也可采用粒度为0.05～3mm的河沙、三氧化二铝或石英沙。4．根据权利要求1所述的机械能助渗金属表面改性新技术，其特征在于加热炉的滚筒直径为100～700mm，长度为200～6000mm，转数为3～60转/分，加热温度为400～600℃，保温1～4小时。全文摘要本专利技术的机械能助渗金属表面改性新技术,利用渗剂和冲击粒子在加热炉的滚筒内对工件表面冲击,使工件表面产生足够数量的原子扩散所需的空位,在400～600℃条件下,实现机械能助渗金属表面改性,可用于金属渗铝、渗硅、渗铜、渗锰及锌铝共渗。与常规化学热处理相比,降低了扩散激能和扩渗温度,缩短了扩渗时间,节能效果显著。文档编号C23C10/28GK1320717SQ01107820公开日2001年11月7日 申请日期2001年2月28日 优先权日2001年2月28日专利技术者孙希泰, 徐英, 孙毅 申请人:山东大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
机械能助渗金属表面改性新技术，利用渗剂、冲击粒子与工件在加热炉中进行渗铝、渗硅、渗锰、渗铜及锌铝共渗，其特征在于加热炉为卧式结构，截面接近圆形，炉壁采用耐火纤维制品，加热炉内设有可转动的滚筒，渗剂、冲击粒子与工件装入滚筒封闭后进行加热保温处理，渗剂与冲击料子的组份配比（质量％）为：渗入的金属元素粉末或渗入金属元素的铁合金粉末２～３０，金属的氯化物为０．５～２０，焙烧粘土９７．５～７８。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙希泰，徐英，孙毅，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：88[中国|济南]