活塞杆盐浴热处理工艺的制作方法

文档序号:3246351阅读:475来源:国知局
专利名称:活塞杆盐浴热处理工艺的制作方法
技术领域
本发明涉及一种金属表面热处理工艺,特别是一种应用于汽车等气杆的活塞杆的表面热 处理工艺。
背景技术
现有的汽车活塞杆表面处理工艺大多可以分为电镀、喷涂以及热处理等方式,电镀大多 将活塞杆表面抛光处理后,电镀铬、铜、锌、锡、镉、钛等金属,然而由于电镀的方式污染 严重,已经逐渐被舍弃,喷涂工艺中存在的主要问题是高度分散的漆雾和挥发出来的溶剂, 既污染环境,不利于人体健康,又浪费涂料,造成经济损失,而且由于活塞杆的往复运 动频繁,如若喷涂层与活塞杆本体结合不紧密还容易造成脱落等问题,因而现在人们致 力于活塞杆表面热处理氮化工艺,然而由于现在活塞杆表面氮化处理工艺尚不成熟,表面不 光滑,会产生微孔,出现漏气等问题,另外由于氮化技术落后,氮化后的活塞杆使用一段时 间后表面会产生锈蚀、出现黄斑等问题,令活塞杆的使用寿命短,质检不合格,次品率高。

发明内容
本发明的目的在于针对现有活塞杆表面处理工艺的不足,提供一种新式活塞杆表面热处 理工艺。
本发明的技术方案为 一种活塞杆盐浴热处理工艺,包括如下步骤(1)活塞杆初加工 (2)活塞杆表面热处理,所述的活塞杆表面热处理包括如下步骤
A、 清洗将初加工完成的活塞杆放入超声波清洗机内在50-6(TC的条件下清洗10分钟, 然后用清水冲洗,以去除活塞杆表面的切削杂质;
B、 预热烘干:将清洗完毕的活塞杆置于烘干机中在410士10'C的条件下加热10-25分钟,
以去除活塞杆表面的水分,并增加活塞杆的温度;
C、 氮化将烘干的活塞杆置于盛有氮化剂的氮化池中氮化60-180分钟,氮化池的温度 保持在555-585°C;D、 氧化将氮化完成的活塞杆置于盛有氧化剂的氧化池中进行氧化20-40分钟,氧化池 的温度保持在385土1(TC;
E、 冷却浸泡将氧化完毕的活塞杆置于清水中冷却浸泡80分钟,用以冷却活塞杆的温
度,并分解活塞杆表面的盐分;
F、 清洗、烘干、抛光。
优选的是所述的活塞杆初加工包括如下步骤切断、退火、校直、粗磨、高喷淬火、 回火校直、研磨。
优选的是所述的氮化剂的组分及含量(重量百分数)如下
尿素C0(NH2)2: 26 28%
纯碱Na2C03: 30 33%
碳酸钾K2C03 : 13 20%
碳酸锂"2(:03: 10 13%
氟化钠NaF: 余量。
优选的是所述的氧化剂的组分及含量(重量百分数)如下
氢氧化钠 25 30%
氢氧化钾 12 18% 硝酸钠 余量。 优选的是所述的氧化过程中氧化池内的氧化剂变红时,向其中加入还原剂,使红色消 失,还原剂的组分如下
木炭 75% ,1: 20% 高锰酸钾 5%
本发明的有益效果为本发明首先对活塞杆表面进行氮化处理,然后进行氧化处理,实 现了耐磨性和抗蚀性的复合,热处理技术和防腐技术的复合。这种技术还具有节能、生产过 程中不产生污染、产品变形小等优点,同时,当氧化盐浴氧化过程中会产生FeA,导致氧化 剂变红,向氧化池中添加还原剂,使氧化盐浴中的Fe203,还原为Fe,使氧化盐浴的红色消失, 彻底解决了活塞杆表面及螺纹发红现象,同时增加了氧化盐浴的使用寿命,降低了生产成本。 本发明操作简单、易实现、成本低,使用本方法生产的活塞杆表面平滑、不漏气,耐腐蚀、耐磨性强,废品率低、使用寿命长。盐浴热处理技术将热处理与防腐蚀处理一次完成,处理 温度低,时间短,能同时提高零件表面硬度、耐磨性、抗蚀性和疲劳强度,降低摩擦系数, 变形小,无公害,同时降低了活塞杆的脆性,明显扩大了适应氮碳共渗的材料范围,即各种 材质的处理均有良好的效果,具有优化加工工序,縮短生产周期,降低生产成本的优点。
具体实施例方式
下面说明本发明的具体实施例
具体实施例l:
一种活塞杆盐浴热处理工艺,包括如下步骤
(1) 活塞杆初加工
A、 切断将活塞杆按所定的长度进行切断;
B、 退火消除活塞杆应力;
C、 校直;
D、 粗磨去除活塞杆表面铁锈等杂质;
E、 高喷淬火增加活塞杆表面硬度;
F、 回火校直;
G、 研磨使得活塞杆的外径达到所定的尺寸。
(2) 活塞杆表面热处理
A、 清洗将初加工完成的活塞杆放入超声波清洗机内在50C的条件下清洗10 分钟,然后用清水冲洗,以去除活塞杆表面的切削杂质;
B、 预热烘干:将清洗完毕的活塞杆置于烘干机中在40(TC的条件下加热10分钟, 以去除活塞杆表面的水分,并增加活塞杆的温度;
C、 氮化将烘干的活塞杆置于盛有氮化剂的氮化池中氮化60分钟,氮化池的温 度保持在555'C;其中,氮化剂的组成成份如下尿素CO(NH2)2: 26%,纯碱^2033: 30%,碳酸钾K2C03 : 13%,碳酸锂Li2C03: 10%,氟化钠NaF:21%。几种化学物质
(碳酸钾、碳酸钠、尿素、碳酸锂及氟化钠等)在高温下发生化学反应C0(NH2)2 + K2C03 —KCN0+C02+H20 ,生成含有氰酸根(CNO—)的物质,CN0—在高温下分解,反应产生活性高、渗入能力强的氮原子和碳原子,活性氮原子、碳原子在工件表面被吸收, 形成固溶体或化合物,当工件表面的氮、碳浓度达到一定值后,氮、碳原子从表面 的高浓度区向里层的低浓度区扩散。活塞杆浸入氮化盐浴中后,CNO的分解产生的N、 C原子在工件表面形成高的N势和C势,由于N原子半径仅为铁原子的一半,而C原 子半径更小,所以N、 C原子可以在铁的点阵间隙中进行扩散。 具体分解形式
4CN0— — C03—2 + 2CN— + CO + 2 [N ]
3Fe + [N ] —Fe3N
4Fe + [N ] —Fe4N
同时生成的CN—与氧结合后,又生成CN0—
CN0分解产生的C0,进而分解出C原子渗入工件,形成碳化物或固溶体 2C0 — C02 + C 3Fe+C —Fe3C
活塞杆在盐浴复合热处理过程中,随着N、C元素的不断渗入,达到一定浓度后, 形成了高硬度的致密层——化合物层(Fe^CN)。
D、 氧化将氮化完成的活塞杆置于氧化池中进行氧化20分钟,氧化池的温度保 持在375'C;其中,氮化剂的组成成份如下氢氧化钠25%,氢氧化钾12%,硝 酸钠63%。氧化过程中氧化池内的氧化剂变红时,向其中加入还原剂,使红色消失, 还原剂的组分如下木炭75%, NH4C1: 20%,高锰酸钾5%。活塞杆氮化以后,进 入氧化炉后,马上被氧化形成致密的FeA氧化膜,
2Fe +02 —2FeO 4Fe +302 —2Fe203 FeO+2Fe203 —2Fe304
在大量处理工件,氧化盐浴会变红,由于盐浴中含有大量的Fe203。这时可以向 氧化盐浴中加入还原剂,使红色的FeA还原成Fe或铁的化合物,使红色消失, 这样就不会使热处理出来的活塞杆表面发红现象,同时也延长了氧化盐浴的使用
寿命o
E、 冷却浸泡将氧化完毕的活塞杆置于清水中冷却浸泡80分钟,用以冷却活塞杆的温度,并分解活塞杆表面的盐分; F、 清洗、烘干、抛光。
具体实施例2:
一种活塞杆盐浴热处理工艺,包括如下步骤
(1) 活塞杆初加工
A、 切断将活塞杆按所定的长度进行切断;
B、 退火消除活塞杆应力;
C、 校直;
D、 粗磨去除活塞杆表面铁锈等杂质;
E、 高喷淬火增加活塞杆表面硬度;
F、 回火校直;
G、 研磨使得活塞杆的外径达到所定的尺寸。
(2) 活塞杆表面热处理
A、 清洗将初加工完成的活塞杆放入超声波清洗机内在50'C的条件下清洗10 分钟,然后用清水冲洗,以去除活塞杆表面的切削杂质;
B、 预热烘干:将清洗完毕的活塞杆置于烘干机中在40(TC的条件下加热IO分钟,
以去除活塞杆表面的水分,并增加活塞杆的温度;
C、 氮化将烘干的活塞杆置于盛有氮化剂的氮化池中氮化60分钟,氮化池的温 度保持在555'C;其中,氮化剂的组成成份如下尿素CO(NH2)2:28M,纯碱他2(:03: 33%,碳酸钾K2C03:20%,碳酸锂Li2C03: 13%,氟化钠NaF:6%。
D、 氧化将氮化完成的活塞杆置于氧化池中进行氧化20分钟,氧化池的温度保
持在375'C;其中,氮化剂的组成成份如下氢氧化钠30%,氢氧化钾18%, 硝酸钠52%。氧化过程中氧化池内的氧化剂变红时,向其中加入还原剂,使红色消 失,还原剂的组分如下木炭80%, NHX1: 15%,高锰酸钾5%。
E、 冷却浸泡将氧化完毕的活塞杆置于清水中冷却浸泡80分钟,用以冷却活塞 杆的温度,并分解活塞杆表面的盐分;
F、 清洗、烘干、抛光。具体实施例3:
一种活塞杆盐浴热处理工艺,包括如下步骤
(1) 活塞杆初加工
A、 切断将活塞杆按所定的长度进行切断;
B、 退火消除活塞杆应力;
C、 校直;
D、 粗磨去除活塞杆表面铁锈等杂质;
E、 高喷淬火增加活塞杆表面硬度;
F、 回火校直;
G、 研磨使得活塞杆的外径达到所定的尺寸。
(2) 活塞杆表面热处理
A、 清洗将初加工完成的活塞杆放入超声波清洗机内在5(TC的条件下清洗10 分钟,然后用清水冲洗,以去除活塞杆表面的切削杂质;
B、 预热烘干:将清洗完毕的活塞杆置于烘干机中在40(TC的条件下加热IO分钟, 以去除活塞杆表面的水分,并增加活塞杆的温度;
C、 氮化将烘干的活塞杆置于盛有氮化剂的氮化池中氮化60分钟,氮化池的温 度保持在555'C;其中,氮化剂的组成成份如下尿素CO(NH2)2: 27%,纯碱Na2C03: 32%,碳酸钾K2C03 : 15%,碳酸锂Li2C03:ll%,氟化钠NaF:90/。。
D、 氧化将氮化完成的活塞杆置于氧化池中进行氧化20分钟,氧化池的温度保 持在375'C;其中,氮化剂的组成成份如下氢氧化钠27%,氢氧化钾15%, 硝酸钠58%。氧化过程中氧化池内的氧化剂变红时,向其中加入还原剂,使红色消 失,还原剂的组分如下木炭70%, NH4C1: 20%,高锰酸钾10%。
E、 冷却浸泡将氧化完毕的活塞杆置于清水中冷却浸泡80分钟,用以冷却活塞 杆的温度,并分解活塞杆表面的盐分;
F、 清洗、烘干、抛光。
权利要求
1、一种活塞杆盐浴热处理工艺,包括如下步骤(1)活塞杆初加工(2)活塞杆表面热处理,其特征在于所述的活塞杆表面热处理包括如下步骤A、清洗将初加工完成的活塞杆放入超声波清洗机内在50-60℃的条件下清洗10分钟,然后用清水冲洗,以去除活塞杆表面的切削杂质;B、预热烘干将清洗完毕的活塞杆置于烘干机中在410±10℃的条件下加热10-25分钟,以去除活塞杆表面的水分,并增加活塞杆的温度;C、氮化将烘干的活塞杆置于盛有氮化剂的氮化池中氮化60-180分钟,氮化池的温度保持在555-585℃;D、氧化将氮化完成的活塞杆置于盛有氧化剂的氧化池中进行氧化20-40分钟,氧化池的温度保持在385±10℃;E、冷却浸泡将氧化完毕的活塞杆置于清水中冷却浸泡80分钟,用以冷却活塞杆的温度,并分解活塞杆表面的盐分;F、清洗、烘干、抛光。
2、 如权利要求1所述的活塞杆盐浴热处理工艺,其特征在于所述的活塞杆初加工包括如 下步骤切断、退火、校直、粗磨、高喷淬火、回火校直、研磨。
3、 如权利要求1所述的活塞杆盐浴热处理工艺,其特征在于所述的氮化剂的组分及含量 (重量百分数)如下尿素C0(NH2)2: 26 28% 纯碱Na2C0s: 30 33% 碳酸钾K2C03 : 13 20% 碳酸锂Li2C03: 10 13% 氟化钠NaF: 余量。
4、 如权利要求1所述的活塞杆盐浴热处理工艺,其特征在于所述的氧化剂的组分及含量(重量百分数)如下氢氧化钠 25 30% 氢氧化钾 12 18% 硝酸钠 余量。
5、 如权利要求1所述的活塞杆盐浴热处理工艺,其特征在于所述的氧化过程中氧化池内的氧化剂变红时,向其中加入还原剂,使红色消失,还原剂的组分如下-木炭 70-80% NHX1: 15-25%高锰酸钾 0-10%。
全文摘要
本发明涉及一种活塞杆盐浴热处理工艺,包括如下步骤活塞杆初加工、活塞杆表面热处理。活塞杆表面热处理工艺重点在于先对活塞杆表面进行氮化处理,然后进行氧化处理,实现了耐磨性和抗蚀性的复合,热处理技术和防腐技术的复合。本发明操作简单、易实现、成本低,使用本方法生产的活塞杆表面平滑、不漏气,耐腐蚀、耐磨性强,废品率低、使用寿命长。将热处理与防腐蚀处理一次完成,处理温度低,时间短,能同时提高零件表面硬度、耐磨性、抗蚀性和疲劳强度,降低摩擦系数,变形小,无公害,同时降低了活塞杆的脆性,明显扩大了适应氮碳共渗的材料范围,即各种材质的处理均有良好的效果,具有优化加工工序,缩短生产周期,降低生产成本的优点。
文档编号C23C8/02GK101580926SQ200910157260
公开日2009年11月18日 申请日期2009年7月6日 优先权日2009年7月6日
发明者左殿芳, 张希铭, 张立智 申请人:青岛张氏机械有限公司
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