[发明专利]活塞杆、活塞杆表面处理的碳氮共渗剂及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及活塞杆、活塞杆表面处理的碳氮共渗剂及其生产方法。 

背景技术

现有的活塞杆表面热处理氮化工艺主要采用氮化的方法，可以分为气体软氮化、液体软氮化及固体软氮化及离子氮化，由于固体氮化存在生产效率低、耗能大、环境污染大，渗氮质量不稳定，难以形成批量生产等，逐渐被人们所淘汰。 

气体氮化应用也比较广泛，主要优点表面质量容易控制，操作简单，应用广泛，但是生产周期长，生产效率低，耐蚀性能差(中性盐雾试验达到96小时)，目前国内气体氮碳共渗的方法的致命弱点就是气体成分不能严格控制，因此渗层质量不够稳定，对于普通盐浴氮碳共渗耐蚀性高，中性盐雾试验达到144小时以上，而深层盐浴氮碳共渗中性盐雾试验达到200小时以上，这是其他热处理所不能达到的。 

液体盐浴软氮化成为目前使用最多的处理方式，盐浴液体软氮化使用的氮化温度在580℃以下，化合物层深度为12-22μm，要想使活塞杆的化合物层深度达到32μm以上，仅就加深氮化工序的化合物层深度而言，最直接的办法就是提高氮化盐的温度，因为在600℃以下的温度渗氮，化合物层深度很难达到32μm以上，采用570-580℃的渗氮方法，只能过长的延长氮化时间，但是就会增加疏松层的深度，而不能有效地增加化合物层深度，延长氮化时间同时还会大幅度降低活塞杆的表面硬度。例如：氮化温度为580℃，氮化时间90分钟，渗层为14μm，疏松层为4μm，表面硬度478kg/mm²。为此，要加深化合物层深度就必须改变盐浴配方，提高渗速，提高氮化温度，缩短氮化时间，提高氮原子和碳原子在钢中的扩散速度，才会加速化合物层的形成，从而形成较深的化合物层，并使疏松层保持在规定范围内。 

把氮化温度提高到600℃以上的方法在金属领域中也是一个比较新的课题，通常钢铁的氮碳共渗区域温度在500-600℃，而氮碳共渗区域的温度在600-700℃区间是钢铁材料表面处理的工艺空白区。 

目前现有的表面处理碳氮共渗剂的熔点低，使用温度通常在580℃以下，当使用温度超过600℃时，将会很快挥发，很难保持氰酸根的稳定性，因此必须开发新的碳氮共渗剂配方。 

目前普通表面处理碳氮共渗，氮化温度控制在560-580℃，氮化时间在60-120分钟，渗层为12-22μm，表面维氏硬度为430-500，由于受中温盐浴成分的限制，如果提高氮化温度，渗层很难达到30μm以上，盐浴温度太高，氮原子和碳原子运动加快，渗层的形成速度太快，盐浴挥发过快，加速盐浴的老化，活性氮原子和碳原子不能及时被零件表面吸收，则未被吸收的活性氮原子和碳原子可能转化为非活性物质沉淀在零件表面，形成炭黑，阻碍其它活性氮原子和碳原子的吸收过程，这样活塞杆容易产生表面缺陷，导致活塞杆疏松层加厚，表面硬度低，耐磨性和抗腐蚀性差。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种能在600-700℃温度下，进行活塞杆深层盐浴氮碳共渗的新型碳氮共渗剂，并提供了使用此碳氮共渗剂进行表面处理的活塞杆及其生产方法。 

本发明的技术方案为： 

一种活塞杆表面处理的碳氮共渗剂，其特征在于，碳氮共渗剂组分及含量(重量百分数)如下： 

尿素CO(NH₂)₂：     20～24％ 

硫脲：             13～15％ 

醋酸钡Ba(CH₃COO)₂：10～14％ 

碳酸钙CaCO₃：      24～27％ 

碳酸钡BaCO₃：      22～26％ 

碳酸锂Li₂CO₃：     4～10％。 

碳酸钡、碳酸钙、醋酸钡碳酸锂的主要作用是提供盐浴氮、碳共渗所需要的碳原子，尿素、硫脲提供盐浴氮、碳共渗所需要的氮碳原子，同时能加速盐浴反应速度，反应原理如下：