专利名称：铁氮粉末冶金材料制备装置的制作方法
技术领域：
本发明属于粉末冶金材料制备制造领域，与粉末冶金设备与控制 系统相关、同时与渗碳、渗氮等表面处理技术的设备相关。 现有技术
具有Fe-N (可固溶少量碳)结构的粉体，利用粉末冶金方法制 造成粉末冶金块体材料，重量比常规铁基粉末冶金材料减轻20%，硬 度耐磨性能、抗腐蚀性能远高于目前的铁基粉末冶金材料，因此在汽 车、机械、冶金行业有良好应用前景。同时，这种新型铁氮粉末冶金 材料有特殊的磁学性能，在电子信息领域也有特殊用途。同时Fe-N 粉末材料是制备Fe-N-Ni-P特殊粉体材料的中间原料。Fe-N-Ni-P特 殊粉体是一种特殊的多孔材料，有良好的磁学性能。目前要获得Fe3N 结构粉体材料的氮化处理，是常规设备无法有效实现的。
发明内容
鉴于现有技术的以上不足，本发明的目的是设计一种用于铁基粉 末氮化处理，以获得用于后期制备Fe-N-Ni-P复合粉体的中间原料的 Fe3N粉体材料的装置，使其能完成对粉末的特殊氮化处理。本发明 的目的是通过如下的手段实现的。
一种铁氮粉末冶金材料制备装置，用于铁基粉末氮化处理，以获 得用于后期制备Fe-N-Ni-P复合粉体的中间原料的Fe3N粉体材料；在管式热处理炉的主体结构中，包含 一不锈钢工作室l，所述不锈 钢工作室的一端具有一气体输送机构，其另一端具有与炉体外部相通 的排气管，所述气体输送机构附近设置有与外界处理气源相通的进气 口； 一设置在不锈钢工作室内的石英玻璃粉末处理腔，所述石英玻璃 粉末处理腔包括粉末处理管、进气管口、排气口。
采用如上的设计后，处理气体在工作室内分布均匀，既保证粉体 与处理气体的的有效接触，又保证了对粉体物料流向的稳定控制无上 扬。另一方面，本装置保证了粉末与气体的充分接触，在粉末与气体 的接触的过程中，由于粉末的表面积非常大，吸附了活性的气体原子， 在温度的作用下这些活性的原子就渗入到粉末的内部和铁原子发生 反应，将原来的铁原子性质改变。经过本装置处理过的铁粉性质发生 了根本改变。根据通入的气体成分与比例不同，铁粉末变成了铁氮粉 末。用这样的铁氮粉末制备出的粉末冶金材料，就具备与铁粉末完全 不同的独特性能。
如下
图1是本发明铁氮粉末冶金材料制备装置炉体部分的剖视图和
本发明铁氮粉末冶金材料制备的总体布置图。
图2是实施例2所得铁氮粉末X射线衍射图。
图3是实施例2所得铁氮粉末形貌照片。
下面结合附图对本发明的结构作进一步的介绍。
如图1所示，本发明具有常规管道式卧式炉体的主体结构，并包
含有一不锈钢工作室1，所述不锈钢工作室的一端具有一气体输送机构2，其另一端具有与炉体外部相通的排气管3，所述气体输送机构 附近设置有与外界处理气源相通的进气口 ；还包含有一设置在不锈钢 工作室内的石英玻璃粉末处理腔4，所述石英玻璃粉末处理腔包括粉 末处理管5,进气管口6，排气口7。不锈钢工作室的一端还设有用于 取放石英玻璃粉末处理腔的端盖8。图中9为炉体外壳，10为保温层， ll为加热辐射层。12、 13、 14为热电偶；15、 16、 17为与外界处理 气源相通的进气口。 实施例1
装置由Q235钢焊接成外壳9，内部装有保温砖构成的园型保温层10， 在保温层中放置一个不锈钢圆筒作为工作室1。工作室的一端安装搅 拌风机，另一端有端盖8，端盖与工作室l间有氟橡胶密封圈。在保 温层10与工作室之间有加热辐射层11。石英玻璃粉末处理腔括粉末 处理管5，斗形进气管口 6，排气口 7。.选用粉末处理管5的尺寸是 直径50mm,长度200mm.内部装入纯铁粉500克.将该石英管1装入 工作室1,工作室的尺寸为直径100mm，长度600mm.。 效果实施例2
首先将铁粉末装入粉末处理管5内，将装入粉末的粉末处理管5 放入管式不锈钢工作室1内部。按照工艺要求，在工业计算机中设定 要求的温度与气体通入量。接通电源，辐射管发出热量将石英管道加 热、同时将铁粉末加热。为了保证温度准确控制，采用三只热电偶测 定温度。热电偶将信号传递给计算机，如果温度高于指定温度，软件 指挥控制智能仪表切断电源，如果温度低于指定温度，软件指挥智能仪表接通电源,从而实现粉末加热温度精确控制。
当内部粉末被加热到一定温度，将氨气瓶、氩气瓶、C02气瓶上 减压阀门打开。按照一定比例通入氨气、氩气、C02气体(气体比例 按照不同性能要求有所不同)，由内部有涡接流量计的气体流量装置 分别控制气体流量，涡街传感器将信号传给智能仪表和工业计算机， 软件指挥气体流量控制装置内部的电动阀开闭阀门，控制气体流量。
进入不锈钢工作室1的气体，在风机的作用下，气体从石英管1 的通过进气口6，进入粉末处理管5内部，与粉末充分接触后从排气 管道7排出来。被排除的气体，经过不锈钢工作室上面的排气管道排 出，被排除的废气体点火燃烧，对环境无污染。
温度设定为650度；通入的氨气0.01立方米/小时；氩气0.03 立方米/小时；C02气体0.005立方米/小时。打开风机搅拌。风机功 率100瓦；加热功率5千瓦。整个过程加热时间40分钟。得到的铁 氮粉，采用X衍射方法进行结构分析(图2)，可以看到所获得的铁 氮粉末是Fe3N结构。铁氮粉末形貌如图3，做出的成块材料较传统 粉末的硬度高、耐腐蚀性能和电磁性能好。
权利要求
1、铁氮粉末冶金材料制备装置，用于铁基粉末氮化处理，以获得用于后期制备Fe-N-Ni-P复合粉体的中间原料的Fe3N粉体材料；在管式热处理炉的主体结构中，并包含一不锈钢工作室1，所述不锈钢工作室的一端具有一气体输送机构2，其另一端具有与炉体外部相通的排气管3，所述气体输送机构附近设置有与外界处理气源相通的进气口；一设置在不锈钢工作室内的石英玻璃粉末处理腔4，所述石英玻璃粉末处理腔包括粉末处理管5，进气管口6，排气口7。
2、 根据权利要求1所述之铁氮粉末冶金材料制备装置，其特征在于， 所述气体输送机构2为风机。
全文摘要
本发明公开了一种铁氮粉末冶金材料制备装置，用于铁基粉末氮化处理，以获得用于后期制备Fe-N-Ni-P复合粉体的中间原料的Fe3N粉体材料；在管式热处理炉的主体结构中，并包含一不锈钢工作室1，所述不锈钢工作室的一端具有一搅拌风机2，工作室另一端具有与炉体外部相通的排气管3。搅拌风机附近设置有与外界处理气源相通的进气口；一设置在不锈钢工作室内的石英玻璃粉末处理腔4，所述石英玻璃粉末处理腔包括粉末处理管5，进气管口6，排气口7。本发明装置具有处理气体在工作室内分布均匀，既保证粉体与处理气体的的有效接触，又保证了对粉体物料流向的稳定控制无上扬。
文档编号C23C8/24GK101613853SQ200910060118
公开日2009年12月30日 申请日期2009年7月27日 优先权日2009年7月27日
发明者吴大兴, 崔国栋, 川 杨, 高国庆 申请人:西南交通大学