一种气体等离子渗硫工艺.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN101956155A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN101956155A(43)申请公布日2011.01.26(21)申请号201010298115.5(22)申请日2010.09.30(71)申请人北京天马轴承有限公司地址102302北京市门头沟区清水涧地区1号楼(72)发明人陶治安史立新王占良司徒春陈志辉李文兵文江罗磊军张帆(74)专利代理机构北京华谊知识产权代理有限公司11207代理人刘月娥(51)Int.Cl.C23C8/38(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称一种气体等离子渗硫工艺(57)摘要一种气体等离子渗硫工艺，属于钢的表面热处理技术领域。该工艺是将钢铁工件置于直流高电压、高真空的密封渗硫炉中，并通入适量的氢气、氩气和氨气等载体气和硫化氢渗硫气氛。这些气体进入渗硫炉后即分裂成氮、氢、氩和硫的等离子状态。并撞击处于阴极板的钢铁工件表面，使工件升温。其中硫离子渗入零件表面形成硫化亚铁，覆盖整个零件表面从而达到渗硫的目的。优点在于，该工艺无污染、低成本、渗硫质量高。它克服了过去电解渗硫污染严重和成本高的缺点，也克服了目前市场上用固体硫磺进行等离子渗硫质量不高的缺点。机械工件经渗硫处理后可使机械寿命提高2-3倍，在汽车、火车、风力发电机、石油机械、轧钢机中应用具有明显的经济社会效益和广阔的发展前景。CN10956ACN101956155A权利要求书1/1页1.一种气体等离子渗硫工艺，其特征是，采用4通道各带流量计的气体输入管，带有两个真空泵，两个温度显示和控制仪，两套真空度显示和控制仪；整个渗硫过程采用PLC控制系统控制；工艺为：(1)将待处理工件经清洗后均匀摆放在炉内阴极料盘上，炉罩为阳极，盖好炉罩后启动真空泵开始抽真空，渗硫真空度为：50-1000Pa；(2)当真空度达到50Pa时，加上直流高电压，电压调整范围为300-1000V，在高电压和高真空条件下，气体裂解为等离子，并撞击阴极和工件；炉内产生辉光，等离子撞击工件产生热量使工件升温，工件温度自动控制，控制温度范围100-650℃；电流：0.1-100A；(3)当炉内真空度和工件温度在100-650℃时，向炉内通入各种气体：氨气：0-1000ML/min，氢气：0-800ML/min，氩气：0-500ML/min，H2S：30-200ML/min，开始渗硫；氨气、氢气、氩气的下限不同时为0；(4)当渗硫时间达到0.5-20小间时，则系统自动断电，工件降温降至80℃时，出炉，涂防锈油。2.根据权利权利要求1所述的工艺，其特征是，硫化氢是必须使用的渗硫气体；氨气、氢气、氩气单独使用一种，或几种联合使用；氨气：300-600ml/min，氢气：300-600ml/min，氩气：200-400ml/min，H2S：50-150ml/min，H2S：50-150ml/min。3.根据权利权利要求1或2所述的工艺，其特征是，渗硫真空度为：300-800Pa，电压调整范围为500-800V，电流：1-50A，渗硫时间2-8小时。4.根据权利权利要求1或2所述的工艺，其特征是，控制温度范围：高碳铬轴承钢轴承：130-250℃，耐高温轴承：300-600℃。2CN101956155A说明书1/5页一种气体等离子渗硫工艺技术领域[0001]本发明属于钢的表面热处理技术领域。特别是提供了一种气体等离子渗硫工艺。背景技术[0002]渗硫层是一种以硫化亚铁(FeS)为主要成份的硫铁化合物。表面呈微孔状，其显微硬度为HV40-100。FeS的晶体结构为密排六方与石墨相同，呈磷片状。有很低的干摩擦系数。有很好的自润滑性能，渗硫层与基体的结合是网状渗透方式，与金属基体呈参差不齐的锯齿状结合，因此有很好的结合力。渗硫层中的微孔可贮存润滑剂，形成稳定的油膜，使油膜的耐压力提高2-3倍，阻碍了摩擦副之间的直接接触。特别是在缺油、高速度、高载荷、高冲击的工况条件下，耐磨效果更加显著。在轴承和各种机械零件中应用，可提高使用寿命2-3倍。[0003]渗硫技术早在1974年法国已普遍开始使用，至80年代法、美、意等国已有千余家企业采用。1985年日本汽车工业开始应用。可以说国外机械产品(如汽车、发动机等)使用寿命较长的技术关键就在于渗硫处理。[0004]我国在上世纪80年代也已有渗硫技术的应用，主要应用在纺织行业和军工行业。但是，当时国内外主要都是采用电解渗硫法。由于电解渗硫法存在严重环境污染，渗硫剂含有剧毒硫氢化合物，渗硫剂寿命短、成本高，处理温度也偏高，降低零件基体硬度，难以大量推广应用。[0005]为了克服上述电解渗硫的缺点，国内90年代末已有些单位开展了等离子渗硫的研究，如清华大学、铁道科学院、武汉首发离子设备有限公司