一种合金铸铁低温表面催化渗氮的新方法

摘要

本发明的一种合金铸铁缸套低温表面催化渗氮的新方法属金属材料表面化学热处理应用技术领域，适合合金铸铁气缸套、活塞环的表面低温、快速氮化处理(强化氮化：温度＜480℃，时间＜10h)；抗蚀氮化温度：500℃～520℃，时间＜4h)。本发明基于表面催化理论，设计活性催化组分，利用可调双向脉冲电源在合金铸铁表面形成催化膜，即表面催化剂，提高了金属表面在低温下对氨气进行催化分解的活性，同时有效吸附分解的自由氮形成氮吸附层。另外，催化剂可以渗入到基体里形成固溶体促进了氮的扩撒速率。本工艺比传统气体渗氮增加了可调双向脉冲表面沉积处理工序，该工序处理液稳定，处理时间短，该新工艺适应目前的气体渗氮设备。

主权项

一种合金铸铁低温表面催化渗氮的新方法，其特征在于，包括以下步骤：1)量取5L蒸馏水，将磷酸、氯化钠、硼酸按磷酸5～30ml/L、氯化钠2～15克/L、硼酸5～36克/L的浓度溶于蒸馏水中配制成酸溶液后，将氯化锰、氯化镍、氯化铬、氯化铈、氯化钴、氯化铷、氯化铂、氯化铯中的至少四种卤盐，按照氯化锰3～15克/L、氯化镍5～25克/L、氯化铬5～30克/L，氯化铈2～10克/L，氯化钴2～10克/L、氯化铷2～8克/L、氯化铂1～6克/L、氯化铯2～8克/L的浓度配比加入酸溶液中，搅拌至完全溶解后用盐酸调整pH至1～5，静置后过滤，得处理液，处理液放入处理槽中待用；2)根据处理气缸套的尺寸，按照表面积比1∶1.05～1.2的比例，选用Q235或低碳钢材质制作圆柱形工作电极，并预留接线柱；3)将气缸套除油、除锈、清洗、干燥后，放入处理槽中对气缸套表面进行双向脉冲表面活化处理，双向脉冲表面活化处理具体步骤为：把工作电极放入预处理气缸套中间，悬挂在处理槽中，并使气缸套完全浸入处理液中，两极通过导线与双向脉电源输出两端相连接后，接通实验电源，调节电源输出电压10～40V，正反向脉冲频率50～700kHz，占空比30％～90％，电流密度为10～60A/dm²，通电处理5～30分钟；4)对气缸套进行低温渗氮处理，渗氮气氛采用纯氨气，当渗氮温度为360℃、400℃、450℃或480℃，氮化时间为10小时，当渗氮温度为500℃，氮化时间为4小时，低温渗氮的具体步骤为：将步骤3)中的气缸套放入井式炉中，置于炉膛的等温区，接好进气和排气管道，打开流量阀排除管道及炉膛内的空气，排净空气后调节气体流量计，使氨气流量在200～2000ml/min，炉膛压力在2～15mm水柱，达到预设渗氮的温度保温时，开启氢分析仪，检测氨气分解率，每隔一小时记录一次氨分解率，调节氨气流量，保证氨分解率在5～40％，当结束后渗氮炉停止加热，继续通入氨气，当渗氮炉温度降至150℃后停止通入氨气，使气缸套空冷即可。