一种离子氮化炉制造技术

一种离子氮化炉，包括炉体和炉底盘，炉底盘与炉体密封连接，在炉底盘上设有载物台，待加工的钢制工件放置于载物台上，载物台分别与控温器和电源的阴极相连，电源的阳极连接到炉体上；在炉底盘上还连接有氨气输送管和真空泵；在炉体上连接有导管，通过导管将钢制工件氮化需要的稀土有机溶剂输入炉体内。本实用新型专利技术通过特定装置添加稀土有机溶剂，提高了渗入元素N+的活力，可以有效的增加氮离子注入和扩散的速度，使生成的有效硬化层厚度加深；同时还提高了工件的表面硬度，改善了表层耐磨性，提高了氮化层的显微硬度以及工件表面的耐腐蚀性和抗氧化性等，具有较高的经济效益和广泛的应用前景。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及热处理设备，具体为一种用于对金属件表面进行渗氮处理的离子 氮化炉，属于机械制造加工

技术介绍
如今表面冶金技术已广泛应用于机械加工等领域，它是将非金属元素通过等离子 扩散的方法渗入钢铁材料表面，形成表面含有多种合金氮化物的氮化层(又叫硬化层)。离子氮化炉是一种重要的表面冶金热处理设备。目前常用的离子氮化炉，是采 用辉光离子氮化技术对工件进行离子氮化处理，其结构是由炉体、氮化供电系统、供气和 抽气系统、加热升温系统组成。在进行氮化处理时，通过抽气系统抽气使炉内形成真空环 境，再充入少量氨气，通以500V左右的高压直流电压后，炉内稀薄气体发生电离，在炉内的 钢制工件表面，产生负离子辉光放电，随后在钢制工件表面形成铁和氮的化合物，如FeN、 Fe2N及Fe3N等，从而使工件表面得到强化。经过离子氮化的工件表面硬度可达HRC58或 HV0.2 (850-900)左右，表面耐磨、抗腐蚀性都有较大提高。但是，目前的离子氮化炉制得的氮化层仍然存在一些缺陷氮化层厚度很薄，通常 小于0. 5mm，强化效果不够；而且渗氮层的脆性较大易破损。如专利号为ZL200410075459公 开的“节能离子氮化炉”，其特征是在炉体内设置双层不锈钢密封绝热保温层，在炉底盘上 设有炉底隔热屏，以此达到更好的保温效果，降低能耗。但是这种结构的氮化炉仍然不能解 决氮化层厚度较薄的问题，虽然保温效果得到提升，但N+的活力以及扩散速度没有较大改 善，经氮化处理后的工件仍然不能满足需求。
技术实现思路
针对现有氮化处理技术中的上述不足，本技术的目的在于提供一种能够提高 渗入离子活力，加深扩散层厚度，提高工件表面硬度的离子氮化炉。本技术的装置方案一种离子氮化炉，包括炉体和炉底盘，炉底盘与炉体密封 连接，在炉底盘上设有载物台，待加工的钢制工件放置于载物台上，载物台分别与控温器和 电源的阴极相连，电源的阳极连接到炉体上；在炉底盘上还连接有氨气输送管和真空泵； 其特征在于，在炉体上连接有导管，通过导管将钢制工件氮化需要的稀土有机溶剂输入炉 体内。进一步，所述稀土有机溶剂装置在溶剂瓶内，导管设置在溶剂瓶的底部，在导管上设 有流量控制阀，其中，导管的直径为2 3mm。所述稀土有机溶剂需要进行专门配制，它是由稀土化合物、Na2O3以及甲醇共同配 制而成。相对于现有技术，本技术具有以下优点1、提高了渗入元素N+的活力，通过在离子氮化炉上设置稀土有机溶剂的注入装 置，在氮化处理时加入稀土元素作为催化剂，可以有效的增加氮离子注入和扩散的速度，使 生成的硬化层厚度加深；2、稀土元素在离子氮化中可以起到活化催渗作用，改善了工件表层的组织和性 能，使之形成硬化相的数量增加，从而有效提高了表面强化效果，改善了表层耐磨性；3、通过稀土元素的催渗作用，提高了氮化层的显微硬度以及工件表面的耐腐蚀性 和抗氧化性等；4、本装置结构简单，成本较低且易于操作，具有较高的经济效益和广泛的应用前旦ο附图说明图1为本技术的离子氮化炉的结构示意图。图中，1-炉体，2-炉底盘，3-载物台，4-溶剂瓶，5-稀土有机溶剂，6_导管，7_流量 控制阀，8-钢制工件，9-密封件，10-氨气阀，11-真空泵，12-控温器，13-电源，14-氨气输送管。具体实施方式以下结合附图和具体实施方式对本技术作进一步说明。如图1所示，一种离子氮化炉，包括炉体1和炉底盘2，炉体1为下端开口的圆筒 结构，在炉体1和炉底盘2的连接处设有密封件9，炉底盘2与炉体1密封连接；在炉底盘 2的中部设有载物台3，待加工的钢制工件8放置于载物台3上，载物台3分别与控温器12 和电源13的阴极相连，电源13的阳极连接到炉体1上；在炉底盘2上还连接有氨气输送管 14和真空泵11，在氨气输送管14上安装有氨气阀10 ；在炉体1上连接有导管6，通过导管 6将钢制工件8氮化需要的稀土有机溶剂5输入炉体1内。所述稀土有机溶剂5设置在溶剂瓶4内，导管6设置在溶剂瓶4的底部，在导管6 上设有流量控制阀7，流量控制阀7用于控制稀土有机溶剂5的注入速度。氮化炉工作时，先通过真空泵11将炉体1内空气抽出，使炉体1的内腔成为真空 环境，再通过氨气输送管14和氨气阀10的控制，通入一定量的氨气，同时控温器12和电源 13开始工作，控温器12对钢制工件8加热，通电后，氨气分解成的N2和H2又电离成N+和 H+，其中N+渗入钢制工件8的表层，形成合金化合物层及扩散层。本技术在通入氨气的 同时，还将稀土有机溶剂5也注入到炉体1内，稀土有机溶剂5中的稀土元素Re等，可有效 提高渗入N+的活力，使其在工件表面的扩散速度加快，从而提高离子氮化层的深度，改善工 件表面的组织和性能。在注入稀土有机溶剂5时，利用了炉体1内真空环境与外界大气压所产生的负压 效果。参见图1，具体为在溶剂瓶4的底部连接一根直径为2 3mm的导管6，导管6的另 一端连接在炉体1的侧壁上，在导管6上设有用于控制溶剂流速的流量控制阀7。由于在 溶剂瓶4的上部为空气，而导管6位于炉体1内的一端为真空，因此，在大气压力作用下，稀 土有机溶剂5即可被注入到炉体1内，这样可不必设置专门的动力装置，整体结构也更加简 单。在注入时，可随时调节流量控制阀7，使稀土有机溶剂5能够均勻滴入炉体1内，通常将 其流速控制为100ml/h。对于添加的稀土有机溶剂5，需要进行专门的配置。所述稀土有机溶剂5是由稀土 化合物、Na2O3以及甲醇按照一定比例混合配制而成，其中稀土化合物可以为单稀土化合物，4也可以是混合稀土化合物。对于不同工件的渗氮深度需求，稀土有机溶剂的配制比例也有 一定的区别。 最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本技术的技术方案而非限制技术 方案，尽管申请人参照较佳实施例对本技术进行了详细说明，本领域的普通技术人员 应当理解，那些对本技术的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的 宗旨和范围，均应涵盖在本技术的权利要求范围当中。权利要求一种离子氮化炉，包括炉体(1)和炉底盘(2)，炉底盘(2)与炉体(1)密封连接，在炉底盘(2)上设有载物台(3)，待加工的钢制工件(8)放置于载物台(3)上，载物台(3)分别与控温器(12)和电源(13)的阴极相连，电源(13)的阳极连接到炉体(1)上；在炉底盘(2)上还连接有氨气输送管(14)和真空泵(11)；其特征在于，在炉体(1)上连接有导管(6)，通过导管(6)将钢制工件(8)氮化需要的稀土有机溶剂(5)输入炉体(1)内。2.根据权利要求1所述的离子氮化炉，其特征在于，所述稀土有机溶剂(5)设置在溶剂 瓶(4)内，导管(6)设置在溶剂瓶(4)的底部，在导管(6)上设有流量控制阀(J)。3.根据权利要求1所述的离子氮化炉，其特征在于，所述导管(6)的直径为2 3mm。专利摘要一种离子氮化炉，包括炉体和炉底盘，炉底盘与炉体密封连接，在炉底盘上设有载物台，待加工的钢制工件放置于载物台上，载物台分别与控温器和电源的阴极相连，电源的阳极连接到炉体上；在炉底盘上还连接有氨气输送管和真空泵；在炉体上连接有导管，通过导管将钢制工件氮化需要的稀土有机溶剂输入炉体内。本技术通过特定装置添加稀土有机溶剂，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种离子氮化炉，包括炉体（１）和炉底盘（２），炉底盘（２）与炉体（１）密封连接，在炉底盘（２）上设有载物台（３），待加工的钢制工件（８）放置于载物台（３）上，载物台（３）分别与控温器（１２）和电源（１３）的阴极相连，电源（１３）的阳极连接到炉体（１）上；在炉底盘（２）上还连接有氨气输送管（１４）和真空泵（１１）；其特征在于，在炉体（１）上连接有导管（６），通过导管（６）将钢制工件（８）氮化需要的稀土有机溶剂（５）输入炉体（１）内。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：唐丽文，陈健，杨有利，李辉，
申请(专利权)人：重庆理工大学，
类型：实用新型
国别省市：85