一种稀土氮化物专用真空旋转渗氮炉制造技术

本发明专利技术涉及粉体加工技术领域，公开了一种稀土氮化物专用真空旋转渗氮炉，包括炉体、控制单元以及与炉体连接的供氮装置、抽真空装置和加热装置；炉体内设有旋转粉料筒；炉体由外至内依次包括金属壳层、冷却循环水层和复合材料内层；复合材料内层由内至外依次包括石墨烯涂层、树脂玻璃纤维层和氟胶层。本发明专利技术渗氮炉的内壁具有一定韧性，能承受足够大的气体压力，保证渗氮扩散速率，提高渗氮压力；石墨烯各项同性，可减小渗氮温差。并且，在抽真空排气状态，该内壁在双重负压作用下会呈凹透镜状，可提升排气效率与质量。而在加热充气渗氮状态下，凹透镜形起到帕斯卡原理，对产品各个方向角度均温渗氮。此外该结构还可有效节省氮气用量。量。量。

【技术实现步骤摘要】
一种稀土氮化物专用真空旋转渗氮炉


[0001]本专利技术涉及粉体加工
，尤其涉及一种稀土氮化物专用真空旋转渗氮炉。

技术介绍

[0002]随着科学技术的飞速发展，特别是在汽车、航空航天等领域，各种极端环境条件下，对于各种材料有着更严格的要求。永磁体作为最重要功能的材料，在国民经济和科技领域应用越来越广。1990年，Coey等人利用气相
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固相反应制备出金属间化物R2Fe
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N
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，其中Sm2Fe
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的优异磁性能引起广泛关注。磁性能上Sm2Fe
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的饱和磁化强度可达到1.54T；Sm2Fe
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的居里温度为470℃；Sm2Fe
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的各向异性场达到了14T；在物理化学性质方面，Sm2Fe
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的耐腐蚀性，抗氧化性能，耐高温等关键性能优良；并且在价格方面，钐、铁原料资源多，价格便宜，其中钐原料在我国更是产能过剩，原料成本低。综上，发展Sm2Fe
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磁体拥有广阔的市场前景和较高的市场价值。
[0003]目前在钐铁氮磁性材料在制备过程中对气氛的要求较高，渗氮压力、温度、渗氮环境中氧含量等都会对所最终所得产品的性能有直接影响。现有的渗氮炉普遍采用传统保温材料。例如申请号为CN201711046274.4的中国专利公开了一种渗氮炉，包括炉体，炉体中设置有基座，基座上设置有工件负极，电源连接有变压器，变压器连接设置在炉体内的正离子发生装置，还设置有真空泵，通过真空泵将炉体抽真空，还设置有向炉体供应氮气的气体供应器，炉体内还设置有气体循环装置。还设置有控制装置，控制装置连接电源、真空泵、气体供应器，控制装置还连接存储器，存储器连接有显示器。炉体外层设置有保温层。包括上述专利在内的现有渗氮炉的缺陷在于：普遍采用传统保温材料，温区范围可能会存在较大差异。此外，现有的渗氮炉的炉体普遍未进行特殊设计，无法承受较高压力，渗氮过程中原料接触氮气面积少，渗氮时间长，致使渗氮效率不佳，造成成本增加和资源浪费。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种稀土氮化物专用真空旋转渗氮炉，本专利技术渗氮炉工作时的炉体内各部位渗氮温差小，排气效率/质量高，可承受高压，渗氮效率更高，并且可节省氮气用量。
[0005]本专利技术的具体技术方案为：一种稀土氮化物专用真空旋转渗氮炉，包括炉体、控制单元以及与所述炉体连接的供氮装置、抽真空装置和加热装置。其中，所述控制单元用于控制所述渗氮炉的运作；所述炉体内设有旋转粉料筒。所述炉体由外至内依次包括金属壳层、冷却循环水层和复合材料内层；所述复合材料内层由内至外依次包括石墨烯涂层、树脂玻璃纤维层和氟胶层。
[0006]本专利技术渗氮炉的具体操作过程为：步骤一：打开炉体，开启旋转粉料筒的旋转功能，并设置转向和转速，将磁粉投放进转粉料筒中，关闭炉体，通过控制单元启动程序。步骤二：启动抽真空装置对炉体内部进行抽真空处理。步骤三：关闭抽真空装置，启动供氮装置，根据设定充气(氮气)流量、时间，待气压达到预定气压，自动执行定时充放气工艺。步骤四：
达到预定气压后，启动加热装置，设定加热温度和加热时间，运行加热程序，进行渗氮处理。步骤五：渗氮完成并冷却后放气，打开炉体，控制旋转粉料筒反转，进行出料。
[0007]本专利技术渗氮炉的优势在于：现有的普通渗氮炉内外壁都是钢材，中间为通水层。而本专利技术渗氮炉的内壁(即内层)采用复合材料，从外侧到内侧分别为：氟胶、树脂玻璃纤维、石墨烯涂层。其中：氟胶用于水套的密封、树脂玻璃纤维隔热保温，尤其是其可抗变形并提供一定韧性，腔内能承受足够大的气体压力，保证渗氮扩散速率，提高渗氮压力；石墨烯各项同性，可实现更好的均匀传热，对于传统真空渗氮设备而言，温度越低均温性越差，最高温600度的渗氮炉传统设备均温性为
±
10℃，而采用石墨烯可达
±
2℃。最为关键的是，由于本专利技术渗氮炉的内壁材质具有韧性，在抽真空排气状态，该内壁在真空泵跟水套水泵的双重负压作用下会成凹透镜的形状，可提升排气效率与质量。而在加热充气渗氮状态下，内壁的凹透镜形起到帕斯卡原理，对产品各个方向角度均温渗氮，这是传统渗氮炉所不能比拟的。并且，从节能角度讲，普通渗氮炉充气阀渗氮压力0.2MPa，水泵水套压力0.3MPa，设备实际内压为0.2MPa。而本专利技术渗氮炉在同样炉体基本尺寸、水泵、真空泵和充气量的前提下，设备实际内压为0.3MPa，可大大节约氮气，用气量是普通设备的2/3。
[0008]作为优选，所述复合材料内层的最小承受压力不小于0.4MPa。
[0009]作为优选，所述炉体包括炉筒和位于所述炉筒两端的前炉门和后炉门；所述炉体各部位上分布有若干进水口和回水口。所述前炉门上设有观察窗。
[0010]作为优选，所述旋转粉料筒包括螺旋料筒、旋转驱动机构和若干滚动轴承；所述螺旋料筒与固定于炉体上的所述旋转驱动机构固定连接并受其驱动；所述滚动轴承固定于炉体内并位于螺旋料筒下方用于支撑螺旋料筒。
[0011]作为优选，所述旋转驱动机构包括固定于后炉门上的伺服电机，所述伺服电机的额定功率为1.2KW，额定力矩为6N.M，额定转速为2000r/min，伺服电机配1∶100的减速器，使粉料槽转速达到2
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4r/min。
[0012]作为优选，所述螺旋料筒包括筒体和轴向设于所述筒体内的螺旋叶片；筒体的一端为粉料进出口。所述螺旋叶片设计为在不同转向下可实现进料和出料。
[0013]本专利技术独特设计的螺旋料筒，内设螺旋叶片。在正向转动时进行进料，反向转动时出料。并且这种螺旋结构可以扰动氮气气流，让气体更均匀，提高渗氮效率。
[0014]作为优选，所述加热装置包括若干固定于炉体内并均匀围绕于螺旋料筒外侧的加热棒。
[0015]作为优选，所述加热棒为U型氧化铝铬加热棒，最高温度为650℃，最大加热功率为75KVA。
[0016]作为优选，所述供氮装置包括总气管和若干与炉体连通的支气管；所述支气管以并联方式与所述总气管的一端连接；所述总气管上连接有进气阀、流量计、安全阀、排气阀、角度控制阀、电离规和电阻规，总气管的另一端与蝶阀连接。
[0017]作为优选，所述支气管包括若干并联且与总气管连通的一级支气管，以及若干并联且与所述一级支气管、炉体连通的二级支气管；所述二级支气管呈U型管状。且若干二级支气管均匀地在炉体底部不同部位连接。
[0018]本专利技术设计有多级气体管道，尤其是二级支气管在炉体底部均匀分布，可实现多孔均匀抽气，抽气更快更均匀，在黏滞流
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分子流(过渡流)和分子流中优势多抽气时间效率
大大提高。从大气压到5
×
10
‑2Pa，一样的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种稀土氮化物专用真空旋转渗氮炉，包括炉体（1）、控制单元（2）以及与所述炉体连接的供氮装置、抽真空装置和加热装置；所述控制单元用于控制所述渗氮炉的运作；所述炉体内设有旋转粉料筒（101）；其特征在于：所述炉体由外至内依次包括金属壳层（102）、冷却循环水层（103）和复合材料内层（104）；所述复合材料内层由内至外依次包括石墨烯涂层、树脂玻璃纤维层和氟胶层。2.如权利要求1所述的稀土氮化物专用真空旋转渗氮炉，其特征在于：所述复合材料内层的最小承受压力不小于0.4 MPa。3.如权利要求1所述的稀土氮化物专用真空旋转渗氮炉，其特征在于：所述旋转粉料筒包括螺旋料筒、旋转驱动机构和若干滚动轴承（1012）；所述螺旋料筒与固定于炉体上的所述旋转驱动机构固定连接并受其驱动；所述滚动轴承固定于炉体内并位于螺旋料筒下方用于支撑螺旋料筒。4.如权利要求3所述的稀土氮化物专用真空旋转渗氮炉，其特征在于：所述螺旋料筒包括筒体（1011）和轴向设于所述筒体内的螺旋叶片（1014）；筒体的一端为粉料进出口（1015）。5.如权利要求1或3或4所述的稀土氮化物专用真空旋转渗氮炉，其特征在于：所述加热装置包括若干固定于炉体内并均匀围绕于螺旋料筒外侧的加热棒（301）。6.如权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵宇，沈定君，涂元浩，何馨怡，于京京，王栋，
申请(专利权)人：杭州永磁集团有限公司，
类型：发明
国别省市：