专利名称：一种用于中、低碳钢快速微弧渗氮的溶液及渗氮方法
技术领域：
本发明属于中、低碳钢表面处理技术领域，特指一种用于中、低碳钢在室温条件下 快速微弧渗氮的溶液。
背景技术：
传统的渗氮是在500-700°C加热的条件进行，其目的是通过渗氮提高中、低碳钢表 面硬度、耐磨性和疲劳强度，获得所需的综合力学性能用于精密的传动齿轮、主轴等零件。 但生产过程中容易引起零件的变形，且提高了成本。专利200710039838与200710024664 分别叙述的钢铁渗氮配方和工艺就是这种传统技术。钢在溶液中快速微弧渗氮是一种新型的钢铁表面改性技术，该技术在特定的电解 液中，以被处理钢铁为阴极，惰性材料为阳极，阴阳极之间施加一定的电压，使电解液与钢 铁界面上产生电弧放电，形成等离子体的氮活性粒子，这些粒子在电场的作用下快速吸附、 渗透到钢铁表层，形成氮化物，实现钢铁表面的强化或改性。该技术制备的渗氮层性能达到 甚至超过传统渗氮技术制备的渗氮层的性能，其对实际应用有重要的意义。
发明内容
本发明针对以上的不足，提供一种新型的中、低碳钢在室温条件下快速微弧渗氮 的溶液。该溶液与环境兼容性好(电解液为弱碱性溶液)，工作温度要求低(< 50°C )，处 理速度快(5-15分钟)，具有处理效率高、节能、环保的特点。本发明处理后零件无变形，无 需后处理，渗层硬度可达HV1000-1200，降低了成本，且该溶液适合几乎所有的中、低碳钢在 溶液中快速微弧渗氮工艺。本发明是通过以下技术方案实现的本发明所述中、低碳钢在溶液中快速微弧渗氮溶液组分及各组分的重量百分比 为含氮化合物30-35%，硝酸盐40-50%，卤化物10-15%，水10-15% ；所述的含氮化合 物尿素或甲酰胺，所述的硝酸盐为硝酸钠或硝酸钾，所述的卤化物为氯化钠或氯化钾，所述 的水为蒸馏水或去离子水。使用上述溶液对中、低碳钢快速微弧渗氮的方法如下将中碳钢或低碳钢试 样放入配制的快速微弧渗氮溶液中，以中碳钢或低碳钢为阴极，石墨为阳极，加电压至 220V-300V，处理5-15分钟，即可得到硬度在HV1000-1200的渗氮层。本发明具有实质性特点和显著进步，本发明开发研究的中、低碳钢在溶液中快速 微弧渗氮配方，因溶液为室温，无后处理，处理后零件无变形，简化了处理工序，很好地降低 了成本，渗层硬度可达HV1000-1200。
图1微弧渗氮层扫描电镜照片
具体实施例方式结合本发明技术方案提供以下实施例实施例1首先在一个IOL槽中取2/3的蒸馏水，依次溶解3500g尿素和4000g硝酸钾，等槽 中试剂全部溶解之后，将1500g氯化钠在快速搅拌下倒入槽液中，直至完全混合均勻，最后 加水至10L，得到电解液，将20钢试样放入配制的快速微弧渗氮溶液中，以20钢为阴极，石 墨为阳极，加电压至230V，处理5分钟，即可得到硬度在HVllOO以上的渗氮层。图1是微弧 渗氮层扫描电镜照片，从图中可以看出氮化物以不同的形状分布在渗氮层上，强化和提高 了渗氮层的硬度和强度。实施例2首先在一个IOL槽中取2/3的去离子水，依次溶解的3000g甲酰胺和5000g硝酸 钠，等槽中试剂全部溶解之后，将IOOOg氯化钾在快速搅拌下倒入槽液中，直至完全混合均 勻，最后加水至10L，得到电解液，将45钢试样放入配制的快速微弧渗氮溶液中，以45钢为 阴极，石墨为阳极，加电压至220V，处理10分钟，即可得到硬度在HVllOO以上的渗氮层。实施例3首先在一个15L槽中取2/3的蒸馏水，依次溶解3500g尿素和5000g硝酸钠，等槽 中试剂全部溶解之后，将IOOOg氯化钠在快速搅拌下倒入槽液中，直至完全混合均勻，最后 加水至10L，得到电解液，将25钢试样放入配制的快速微弧渗氮溶液中，以25钢为阴极，石 墨为阳极，加电压至250V，处理8分钟，即可得到硬度在HV1000以上的渗氮层。
权利要求
一种用于中、低碳钢快速微弧渗氮的溶液，组分按重量百分比计算含氮化合物30-35％，硝酸盐40-50％，卤化物10-15％，水10-15％。
2.权利要求1所述的一种用于中、低碳钢快速微弧渗氮的溶液，其特征在于含氮有机 物为尿素或甲酰胺，硝酸盐为硝酸钠或硝酸钾，卤化物为氯化钠或氯化钾，所述的水为蒸馏 水或去离子水。
3.使用权利要求1所述的溶液对中、低碳钢进行渗氮的方法，其特征在于将中碳钢或 低碳钢试样放入配制的快速微弧渗氮溶液中，以中碳钢或低碳钢为阴极，石墨为阳极，在室 温条件下加电压至220V-300V，处理5-15分钟，即可得到硬度在HV1000-1200的渗氮层。
全文摘要
一种用于中、低碳钢快速微弧渗氮的溶液及渗氮方法，属于表面处理技术领域。组分按重量百分比计算含氮化合物30-35％，硝酸盐40-50％，卤化物10-15％，水10-15％。将中碳钢或低碳钢试样放入配制的快速微弧渗氮溶液中，以中碳钢或低碳钢为阴极，石墨为阳极，加电压至220V-300V，处理5-15分钟，即可得到硬度在HV1000-1200的渗氮层，因溶液为室温，处理后零件无变形，无后处理，简化了处理工序，很好地降低了成本。
文档编号C23C8/50GK101831605SQ200910232930
公开日2010年9月15日 申请日期2009年10月9日 优先权日2009年10月9日
发明者包晔峰, 蒋永锋 申请人:河海大学常州校区