專利名稱：煤機(jī)組件的輝光離子氧氮化耐磨蝕工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)件表面的氧氮化耐磨蝕工藝，特別是一種煤機(jī)組件的輝光離子 氧氮化耐磨蝕工藝，應(yīng)用于處理煤礦機(jī)組件及各種工作于腐蝕嚴(yán)重工況條件下組件的外表 面氧氮化耐磨蝕處理。
背景技術(shù)：
目前，煤礦機(jī)組件的防腐工藝，幾乎全部采用銅錫合金或乳白鉻打底，再鍍硬鉻的 傳統(tǒng)的電鍍工藝。該電鍍工藝在環(huán)境污染方面由于電鍍所有的原料全部是化工產(chǎn)品，對(duì) 人的身體造成很大的傷害，同時(shí)排放的廢氣和廢水對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重；在生產(chǎn)成本上由于 工序繁瑣，電鍍的生產(chǎn)成本很高；在耐磨蝕方面經(jīng)傳統(tǒng)的電鍍工藝處理過的組件，大約有 10%左右的比例在使用中由于電鍍工藝所導(dǎo)致的孔蝕、線蝕和電鍍層的結(jié)合強(qiáng)度不夠而造 成失效，這些失效組件的硬度在HB240 280之間，用硫酸銅點(diǎn)滴，在35-45分鐘后即出現(xiàn) 黑斑點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種煤機(jī)組件的輝光離子氧氮化耐磨蝕工藝，該工藝操作 簡(jiǎn)單、成本低廉、對(duì)環(huán)境無污染、對(duì)人身體健康有保障，并且經(jīng)該工藝處理過表面的煤機(jī)組 件無空隙、疏松，致密均勻，無內(nèi)應(yīng)力，耐磨蝕性能好，用以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。本發(fā)明的目的可以通過下述技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)
一種煤機(jī)組件的輝光離子氧氮化耐磨蝕工藝，包括下料一粗車一熱處理一半精加工一 精加工成活一表面氧氮化，其特征在于其中的表面氧氮化工藝為輝光離子氧氮化工藝，其 工藝步驟為
(1)檢查爐體在真空爐體開爐前檢查設(shè)備的陽極和工作臺(tái)是否有污物，并及時(shí)清理；
(2)組件入爐首先，裝爐前用汽油或者柴油清潔煤機(jī)組件表面的污物，并且檢查組件 表面，保證其表面沒有裂紋、砂眼、毛刺、牛油和油漆；其次，裝爐時(shí)避免用鍍鋅鐵絲捆扎組 件，以防止鋅蒸發(fā)后污染真空爐體引起長(zhǎng)時(shí)間打弧不止，裝爐組件如需要工裝時(shí)，工裝的焊 接處須清理干凈焊藥以防打弧，工裝的活連接處要平整以防產(chǎn)生縫隙而引??；再次，將煤機(jī) 組件裝入真空爐體內(nèi)，并使其在爐內(nèi)勻稱布置，組件之間的間隙< 15mm，并保證裝入爐內(nèi)的 組件高度或者長(zhǎng)度在真空爐體的有效加熱區(qū)之內(nèi)；
(3)抽真空裝好組件并關(guān)好真空爐體蓋頭后，開啟抽真空及控制系統(tǒng)的真空泵對(duì)真空 爐體抽真空，抽真空時(shí)間< 45min，抽至極限真空度13. 3Pa后，關(guān)閉抽真空及控制系統(tǒng)的真 空泵和蝶閥，檢查真空爐體的真空壓升率是否在<0. lPa/min范圍內(nèi)，如果符合要求說明 真空爐體的密封性良好，這時(shí)再開啟真空泵抽真空，保證爐壓為IlOPa ；
(4)啟輝加熱首先啟輝真空爐體內(nèi)的輝光脈沖電源加熱，輝光脈沖電源的控制方式為 定頻調(diào)寬，其功率< 50KW，其占空比為0. 3 ；然后打開真空爐體內(nèi)的三組輔助電源的熱源按 鈕，并開啟其電位器旋鈕逐步至加強(qiáng)升溫，三組輔助電源的功率為50 90KW ；同時(shí)向真空爐體通入冷卻水；
(5)硬氮化將真空爐體內(nèi)的溫度升至510 520°C，在510 520°C通入NH3氣，時(shí)間 19小時(shí)；
(6)氧氮化降低真空爐體內(nèi)的溫度至485 495°C，在485 495°C通入NH3和O2的 混合氣體，其NH3和O2的混合比例為1 0. 01 0. 05，時(shí)間6小時(shí)；
(7)關(guān)設(shè)備降低真空爐體內(nèi)的溫度至400°C后，關(guān)閉真空爐體的輝光脈沖電源和三組 輔助電源，并停止通入NH3和O2的混合氣體；待真空爐體內(nèi)的溫度降低80 120°C時(shí)，關(guān)閉 抽真空及控制系統(tǒng)的蝶閥及真空泵，同時(shí)停止向爐內(nèi)通入冷卻水；
(8)取出組件打開真空爐體的截止閥，真空爐體內(nèi)腔置于大氣中，待爐內(nèi)由負(fù)壓變?yōu)?正壓后開啟爐體蓋頭，并取出煤機(jī)組件；
(9)封孔待煤機(jī)組件自然冷卻至<50°C的溫度時(shí)，在組件表面刷涂或者浸掛封孔劑 后自然風(fēng)干，自然風(fēng)干時(shí)間<30分鐘。本發(fā)明所述的真空爐體為電脈沖式離子氧氮化爐。本發(fā)明所述的煤機(jī)組件表面的材質(zhì)為27SiMn鋼，組件的高度或者長(zhǎng)度彡50mm。本發(fā)明在所述的步驟9中，所述的封孔劑為硅樹脂(SiG)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1)在工藝上在脈沖離子氮化的基礎(chǔ)上引入多熱源均溫加氧 PECAD技術(shù)，選用程序電脈沖式離子氧氮化爐，對(duì)煤礦機(jī)組件進(jìn)行耐磨蝕處理；離子氮化是 在真空中進(jìn)行，因而可以獲得無氧化的加工表面，也不會(huì)損害被處理工件的表面光潔度；而 且由于是在低溫下進(jìn)行處理，被處理工件的變形量極??；2)在耐磨蝕方面經(jīng)輝光離子氧 氮化耐磨蝕工藝處理的煤機(jī)組件，其硬度> 500HV，滲氮層厚度> 0. 3mm，且PECAD層和基 體界面連接良好，無空隙、疏松，致密均勻，無內(nèi)應(yīng)力；用硫酸銅點(diǎn)滴，在70分鐘才出現(xiàn)黑斑 點(diǎn)；經(jīng)離子滲氮的工件的耐磨性和耐腐蝕性好；3)在生產(chǎn)成本上由于省去了熱處理工藝， 減少了處理工序，節(jié)省了原材料機(jī)加工成本，提高了生產(chǎn)效率，且選取ΝΗ3*02作為滲涂劑， 該滲涂劑獲取容易、使用安全、價(jià)格低廉、節(jié)能環(huán)保，因此，也降低了生產(chǎn)成本。


圖1是本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式一種煤機(jī)組件的輝光離子氧氮化耐磨蝕工藝，包括下料一粗車一熱處理一半精加 工一精加工成活一表面氧氮化，其特征在于其中的表面氧氮化工藝為輝光離子氧氮化工 藝，其工藝步驟為
(1)檢查爐體在真空爐體開爐前檢查設(shè)備的陽極和工作臺(tái)是否有污物，并及時(shí)清理；
(2)組件入爐首先，裝爐前用汽油或者柴油清潔煤機(jī)組件表面的污物，并且檢查組件 表面，保證其表面沒有裂紋、砂眼、毛刺、牛油和油漆；其次，裝爐時(shí)避免用鍍鋅鐵絲捆扎組 件，以防止鋅蒸發(fā)后污染真空爐體引起長(zhǎng)時(shí)間打弧不止，裝爐組件如需要工裝時(shí)，工裝的焊 接處須清理干凈焊藥以防打弧，工裝的活連接處要平整以防產(chǎn)生縫隙而引??；再次，將煤機(jī) 組件裝入真空爐體內(nèi)，并使其在爐內(nèi)勻稱布置，組件之間的間隙< 15mm，并保證裝入爐內(nèi)的 組件高度或者長(zhǎng)度在真空爐體的有效加熱區(qū)之內(nèi)；(3)抽真空裝好組件并關(guān)好真空爐體蓋頭后，開啟型號(hào)為2X-30的抽真空及控制系統(tǒng) 的真空泵對(duì)真空爐體抽真空，抽真空時(shí)間< 45min，抽至極限真空度13. 3Pa后，關(guān)閉抽真空 及控制系統(tǒng)的真空泵和蝶閥，檢查真空爐體的真空壓升率是否在<0. lPa/min范圍內(nèi)，如 果符合要求說明真空爐體的密封性良好，這時(shí)再開啟真空泵抽真空，保證爐壓為IlOPa ；
(4)啟輝加熱首先啟輝真空爐體內(nèi)的輝光脈沖電源加熱，輝光脈沖電源的控制方式為 定頻調(diào)寬，其功率< 50KW，其占空比為0. 3 ；然后打開真空爐體內(nèi)的三組輔助電源的熱源按 鈕，并開啟其電位器旋鈕逐步至加強(qiáng)升溫，三組輔助電源的功率為50 90KW ；同時(shí)向真空 爐體通入冷卻水；
(5)硬氮化將真空爐體內(nèi)的溫度升至510 520°C，在510 520°C通入NH3氣，時(shí)間 19小時(shí)；
(6)氧氮化降低真空爐體內(nèi)的溫度至485 495°C，在485 495°C通入NH3和O2的 混合氣體，其NH3和O2的混合比例為1 0. 01 0. 05，時(shí)間6小時(shí)；
(7)關(guān)設(shè)備降低真空爐體內(nèi)的溫度至400°C后，關(guān)閉真空爐體的輝光脈沖電源和三組 輔助電源，并停止通入NH3和O2的混合氣體；待真空爐體內(nèi)的溫度降低80 120°C時(shí)，關(guān)閉 抽真空及控制系統(tǒng)的蝶閥及真空泵，同時(shí)停止向爐內(nèi)通入冷卻水；
(8)取出組件打開真空爐體的截止閥，真空爐體內(nèi)腔置于大氣中，待爐內(nèi)由負(fù)壓變?yōu)?正壓后開啟爐體蓋頭，并取出煤機(jī)組件；
(9)封孔待煤機(jī)組件自然冷卻至<50°C的溫度時(shí)，在組件表面刷涂或者浸掛封孔劑 后自然風(fēng)干，自然風(fēng)干時(shí)間<30分鐘。所述的真空爐體采用型號(hào)為YLHM250JA-2-2的電脈沖式離子氧氮化爐。所述的煤機(jī)組件表面的材質(zhì)為27SiMn鋼，組件的高度或者長(zhǎng)度彡50mm。在所述的步驟9中，所述的封孔劑為硅樹脂(SiG)。
權(quán)利要求
一種煤機(jī)組件的輝光離子氧氮化耐磨蝕工藝，包括下料→粗車→熱處理→半精加工→精加工成活→表面氧氮化，其特征在于其中的表面氧氮化工藝為輝光離子氧氮化工藝，其工藝步驟為(1)檢查爐體在真空爐體開爐前檢查設(shè)備的陽極和工作臺(tái)是否有污物，并及時(shí)清理；(2)組件入爐首先，裝爐前用汽油或者柴油清潔煤機(jī)組件表面的污物，并且檢查組件表面，保證其表面沒有裂紋、砂眼、毛刺、牛油和油漆；其次，裝爐時(shí)避免用鍍鋅鐵絲捆扎組件，以防止鋅蒸發(fā)后污染真空爐體引起長(zhǎng)時(shí)間打弧不止，裝爐組件如需要工裝時(shí)，工裝的焊接處須清理干凈焊藥以防打弧，工裝的活連接處要平整以防產(chǎn)生縫隙而引弧；再次，將煤機(jī)組件裝入真空爐體內(nèi)，并使其在爐內(nèi)勻稱布置，組件之間的間隙≤15mm，并保證裝入爐內(nèi)的組件高度或者長(zhǎng)度在真空爐體的有效加熱區(qū)之內(nèi)；(3)抽真空裝好組件并關(guān)好真空爐體蓋頭后，開啟抽真空及控制系統(tǒng)的真空泵對(duì)真空爐體抽真空，抽真空時(shí)間≤45min,抽至極限真空度13.3Pa后，關(guān)閉抽真空及控制系統(tǒng)的真空泵和蝶閥，檢查真空爐體的真空壓升率是否在＜0.1Pa/min范圍內(nèi)，如果符合要求說明真空爐體的密封性良好，這時(shí)再開啟真空泵抽真空，保證爐壓為110Pa；(4)啟輝加熱首先啟輝真空爐體內(nèi)的輝光脈沖電源加熱，輝光脈沖電源的控制方式為定頻調(diào)寬，其功率＜50KW，其占空比為0.3；然后打開真空爐體內(nèi)的三組輔助電源的熱源按鈕，并開啟其電位器旋鈕逐步至加強(qiáng)升溫，三組輔助電源的功率為50～90KW；同時(shí)向真空爐體通入冷卻水；(5)硬氮化將真空爐體內(nèi)的溫度升至510～520℃，在510～520℃通入NH3氣，時(shí)間19小時(shí)；(6)氧氮化降低真空爐體內(nèi)的溫度至485～495℃，在485～495℃通入NH3和O2的混合氣體，其NH3和O2的混合比例為1:0.01～0.05，時(shí)間6小時(shí)；(7)關(guān)設(shè)備降低真空爐體內(nèi)的溫度至400℃后，關(guān)閉真空爐體的輝光脈沖電源和三組輔助電源，并停止通入NH3和O2的混合氣體；待真空爐體內(nèi)的溫度降低80～120℃時(shí)，關(guān)閉抽真空及控制系統(tǒng)的蝶閥及真空泵，同時(shí)停止向爐內(nèi)通入冷卻水；(8)取出組件打開真空爐體的截止閥，真空爐體內(nèi)腔置于大氣中，待爐內(nèi)由負(fù)壓變?yōu)檎龎汉箝_啟爐體蓋頭，并取出煤機(jī)組件；(9)封孔待煤機(jī)組件自然冷卻至≤50℃的溫度時(shí)，在組件表面刷涂或者浸掛封孔劑后自然風(fēng)干，自然風(fēng)干時(shí)間≤30分鐘。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤機(jī)組件的輝光離子氧氮化耐磨蝕工藝，其特征在于所述 的真空爐體為電脈沖式離子氧氮化爐。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤機(jī)組件的輝光離子氧氮化耐磨蝕工藝，其特征在于所述 的煤機(jī)組件表面的材質(zhì)為27SiMn鋼，組件的高度或者長(zhǎng)度彡50mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤機(jī)組件的輝光離子氧氮化耐磨蝕工藝，其特征在于在所 述的步驟9中，所述的封孔劑為硅樹脂(SiG)。
全文摘要
一種煤機(jī)組件的輝光離子氧氮化耐磨蝕工藝，包括下料→粗車→熱處理→半精加工→精加工成活→表面氧氮化，其特征在于其中的表面氧氮化工藝為輝光離子氧氮化工藝，其工藝步驟為檢查爐體；組件入爐；抽真空；啟輝加熱；硬氮化；氧氮化；關(guān)設(shè)備；取出組件；封孔。其優(yōu)點(diǎn)為，該工藝操作簡(jiǎn)單、成本低廉、對(duì)環(huán)境無污染、對(duì)人身體健康有保障，并且經(jīng)該工藝處理過表面的煤機(jī)組件無空隙、疏松，致密均勻，無內(nèi)應(yīng)力，耐磨蝕性能好。
文檔編號(hào)C23C8/38GK101942633SQ20101028765
公開日2011年1月12日 申請(qǐng)日期2010年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月20日
發(fā)明者張曉峰, 李利軍, 李春英, 李玉嶺, 籍煒 申請(qǐng)人:中煤邯鄲煤礦機(jī)械有限責(zé)任公司