航空发动机空心轴类零件防渗氮方法技术

本发明专利技术涉及零件表面处理技术领域，公开一种航空发动机空心轴类零件防渗氮方法，空心轴类零件包括外表面和内表面，渗氮前先对零件镀铜，使外表面和内表面形成镀铜层，在外表面镀铜层达到需求厚度后，采用石棉扭绳填充零件内腔并压实，压实后形成孔隙率小于30％的压坯，之后再进行氮化处理。采用石棉扭绳填充零件内腔后再对零件进行氮化处理，石棉扭绳形成的压坯可阻碍零件内腔的氨气流通，零件内腔非渗氮部位铜层厚度相对于零件外表面铜层厚度来说可大大减薄；利用石棉扭绳“疏松多孔”结构的强吸附性，可将渗入零件内腔的氨气固定在毛细管中，阻断零件内腔能够通过铜层微孔隙在钢基体上分解形成活性氨原子的氨气来源，达到理想的防渗氮保护效果。防渗氮保护效果。

【技术实现步骤摘要】
航空发动机空心轴类零件防渗氮方法


[0001]本专利技术涉及零件表面处理
，具体地，涉及一种航空发动机空心轴类零件防渗氮方法。

技术介绍

[0002]空心轴类零件是航空发动机的核心部件，典型零件有功率轴、涡轮轴、弹性轴等，其作用为传动部件、传递扭矩和承受载荷。空心轴类零件常用材料为32Cr3MoVA、1Cr11Ni2W2MoV、40CrNiMoA
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电渣等合金结构钢和不锈钢，为满足设计要求，该类零件花键和易磨损部位需进行气体渗氮，以提高耐磨性。
[0003]零件非渗氮部位通常镀覆较厚的金属铜进行防渗氮，且零件内表面和外表面的镀铜层厚度需大致相同，因为镀铜时零件外表面较内表面镀铜更快，因此就要求零件在镀铜时需耗费更多时间才能实现内外表面镀铜层厚度相当。零件渗氮后再采用电解法或化学法去除表面铜层，对于空心轴类零件，外表面除铜速率相对较快，除铜时间≤8小时，内表面由于溶液交换速度慢，溶液浓度低，除铜速率慢，特别是采用化学除铜方法进行除铜时，内表面除铜时间通常需24～48小时。
[0004]零件采用上述防渗氮方法，不仅电镀加工周期长，生产效率低，而且镀铜和除铜槽液消耗成本、相应夹具损耗成本和废水处理成本高昂。
[0005]公告号为CN104532316B的专利公开一种铜锡复合镀防渗氮工艺，该技术方案针对传统镀铜层需较厚以有效防渗氮的问题，在工件镀铜层表面再镀覆一层镀锡层，使金属表面形成致密镀层，以达到降低镀铜层厚度，提高电镀效率的目的。
[0006]但上述专利是通过改变镀层金属组成来实现防渗氮效果，但锡金属成本远远高于铜，该工艺仅能起到有限的降低成本效果，且假设锡金属在某些情况下无法轻易获得时，该如何在仅镀铜的情况下继续实现降成本和高效且有效防渗氮，则成为了亟需解决的技术问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷，提供一种防渗氮效果优良、能显著降低加工成本并同时提高生产效率的航空发动机空心轴类零件防渗氮方法。
[0008]本专利技术的技术方案如下：
[0009]一种航空发动机空心轴类零件防渗氮方法，空心轴类零件包括外表面和内表面，渗氮前先对零件镀铜，使外表面和内表面形成镀铜层，在外表面镀铜层达到需求厚度后，采用石棉扭绳填充零件内腔并压实，压实后形成孔隙率小于30％的压坯，之后再进行氮化处理。
[0010]进一步地，石棉扭绳的压制采用干袋式等静压方式进行，压制模具为带竖直内腔和密封盖的橡胶模具，石棉扭绳填装在橡胶模具竖直内腔中，盖好密封盖后加压成型，压制压力为160～190MPa，保压时间为3～6min。
[0011]更进一步地，石棉扭绳在填装进竖直内腔前需裁剪成1～2cm长的短切纤维。
[0012]进一步地，所述氮化处理为：将零件需氮化部位吹细砂活化后装炉，在室温通氨气赶空气后随炉升温至第一段氮化温度保温一段时间，氨分解率控制在15％～25％范围预氮化后升温至第二段氮化温度保温一段时间，氨分解率达70％～85％范围后，结束氮化保温并停止通氨气，继续通氮气冷至低于100℃出炉。
[0013]更进一步地，第一段氮化温度为500～550℃，保温1h～1.5h，第二段氮化温度为580～620℃，保温13～17h。
[0014]进一步地，零件镀铜前先预镀镍，预镀镍电流密度为5～10A/dm2，时间为3～5min。
[0015]进一步地，零件采用焦磷酸盐镀铜，外表面镀铜层厚度控制在30μm以上，内表面镀铜层厚度控制在10～15μm。
[0016]进一步地，零件采用氰化镀铜，外表面镀铜层厚度控制在50μm以上，内表面镀铜层厚度控制在15～20μm。
[0017]进一步地，氮化处理后零件内腔的石棉扭绳采用干吹刚玉砂方法清理。
[0018]更进一步地，干吹刚玉砂方法中，砂粒粒度为200～240目，压缩空气压力小于等于0.25MPa。
[0019]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0020]采用石棉扭绳填充零件内腔后再对零件进行氮化处理，石棉扭绳形成的压坯可阻碍零件内腔的氨气流通，零件内腔非渗氮部位铜层厚度相对于零件外表面铜层厚度来说可大大减薄；此外利用石棉扭绳“疏松多孔”结构的强吸附性，可将渗入零件内腔的氨气固定在毛细管中，阻断零件内腔能够通过铜层微孔隙在钢基体上分解形成活性氮原子的氨气来源，达到理想的防渗氮保护效果；
[0021]本方法用到的镀层金属仅为铜，未引入其它贵金属与镀铜层复合，可降低零件防渗氮成本；且因内表面镀铜层厚度无强制要求，镀铜和去铜时间大大缩短，又能显著提升生产效率。
具体实施方式
[0022]为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本技术方案进行详细阐述。
[0023]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是，本申请还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本申请的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
[0024]另外，在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0025]在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
[0026]在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0027]实施例1
[0028]一种航空发动机空心轴类零件防渗氮方法，空心轴类零件包括外表面和内表面，其防渗氮方法包括如下步骤：...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种航空发动机空心轴类零件防渗氮方法，空心轴类零件包括外表面和内表面，渗氮前先对零件镀铜，使外表面和内表面形成镀铜层，其特征在于，在外表面镀铜层达到需求厚度后，采用石棉扭绳填充零件内腔并压实，压实后形成孔隙率小于30％的压坯，之后再进行氮化处理。2.根据权利要求1所述的航空发动机空心轴类零件防渗氮方法，其特征在于，石棉扭绳的压制采用干袋式等静压方式进行，压制模具为带竖直内腔和密封盖的橡胶模具，石棉扭绳填装在橡胶模具竖直内腔中，盖好密封盖后加压成型，压制压力为160～190MPa，保压时间为3～6min。3.根据权利要求1或2所述的航空发动机空心轴类零件防渗氮方法，其特征在于，石棉扭绳在填装进竖直内腔前需裁剪成1～2cm长的短切纤维。4.根据权利要求1所述的航空发动机空心轴类零件防渗氮方法，其特征在于，所述氮化处理为：将零件需氮化部位吹细砂活化后装炉，在室温通氨气赶空气后随炉升温至第一段氮化温度保温一段时间，氨分解率控制在15％～25％范围预氮化后升温至第二段氮化温度保温一段时间，氨分解率达70％～85％范围后，结束氮化保温并停止通氨气，继续通氮...

【专利技术属性】
技术研发人员：李锐，陈晓志，张晓峰，王欣，刘志勇，李佩，
申请(专利权)人：中国航发南方工业有限公司，
类型：发明
国别省市：