专利名称：煤机组件的辉光离子氧氮化耐磨蚀工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种机件表面的氧氮化耐磨蚀工艺，特别是一种煤机组件的辉光离子 氧氮化耐磨蚀工艺，应用于处理煤矿机组件及各种工作于腐蚀严重工况条件下组件的外表 面氧氮化耐磨蚀处理。
背景技术：
目前，煤矿机组件的防腐工艺，几乎全部采用铜锡合金或乳白铬打底，再镀硬铬的 传统的电镀工艺。该电镀工艺在环境污染方面由于电镀所有的原料全部是化工产品，对 人的身体造成很大的伤害，同时排放的废气和废水对环境污染严重；在生产成本上由于 工序繁琐，电镀的生产成本很高；在耐磨蚀方面经传统的电镀工艺处理过的组件，大约有 10%左右的比例在使用中由于电镀工艺所导致的孔蚀、线蚀和电镀层的结合强度不够而造 成失效，这些失效组件的硬度在HB240 280之间，用硫酸铜点滴，在35-45分钟后即出现 黑斑点。
发明内容
本发明的目的是设计一种煤机组件的辉光离子氧氮化耐磨蚀工艺，该工艺操作 简单、成本低廉、对环境无污染、对人身体健康有保障，并且经该工艺处理过表面的煤机组 件无空隙、疏松，致密均勻，无内应力，耐磨蚀性能好，用以克服现有技术的不足。本发明的目的可以通过下述技术方案来实现
一种煤机组件的辉光离子氧氮化耐磨蚀工艺，包括下料一粗车一热处理一半精加工一 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艺为辉光离子氧氮化工艺，其 工艺步骤为
(1)检查炉体在真空炉体开炉前检查设备的阳极和工作台是否有污物，并及时清理；
(2)组件入炉首先，装炉前用汽油或者柴油清洁煤机组件表面的污物，并且检查组件 表面，保证其表面没有裂纹、砂眼、毛刺、牛油和油漆；其次，装炉时避免用镀锌铁丝捆扎组 件，以防止锌蒸发后污染真空炉体引起长时间打弧不止，装炉组件如需要工装时，工装的焊 接处须清理干净焊药以防打弧，工装的活连接处要平整以防产生缝隙而引弧；再次，将煤机 组件装入真空炉体内，并使其在炉内勻称布置，组件之间的间隙< 15mm，并保证装入炉内的 组件高度或者长度在真空炉体的有效加热区之内；
(3)抽真空装好组件并关好真空炉体盖头后，开启抽真空及控制系统的真空泵对真空 炉体抽真空，抽真空时间< 45min，抽至极限真空度13. 3Pa后，关闭抽真空及控制系统的真 空泵和蝶阀，检查真空炉体的真空压升率是否在<0. lPa/min范围内，如果符合要求说明 真空炉体的密封性良好，这时再开启真空泵抽真空，保证炉压为IlOPa ；
(4)启辉加热首先启辉真空炉体内的辉光脉冲电源加热，辉光脉冲电源的控制方式为 定频调宽，其功率< 50KW，其占空比为0. 3 ；然后打开真空炉体内的三组辅助电源的热源按 钮，并开启其电位器旋钮逐步至加强升温，三组辅助电源的功率为50 90KW ；同时向真空炉体通入冷却水；
(5)硬氮化将真空炉体内的温度升至510 520°C，在510 520°C通入NH3气，时间 19小时；
(6)氧氮化降低真空炉体内的温度至485 495°C，在485 495°C通入NH3和O2的 混合气体，其NH3和O2的混合比例为1 0. 01 0. 05，时间6小时；
(7)关设备降低真空炉体内的温度至400°C后，关闭真空炉体的辉光脉冲电源和三组 辅助电源，并停止通入NH3和O2的混合气体；待真空炉体内的温度降低80 120°C时，关闭 抽真空及控制系统的蝶阀及真空泵，同时停止向炉内通入冷却水；
(8)取出组件打开真空炉体的截止阀，真空炉体内腔置于大气中，待炉内由负压变为 正压后开启炉体盖头，并取出煤机组件；
(9)封孔待煤机组件自然冷却至<50°C的温度时，在组件表面刷涂或者浸挂封孔剂 后自然风干，自然风干时间<30分钟。本发明所述的真空炉体为电脉冲式离子氧氮化炉。本发明所述的煤机组件表面的材质为27SiMn钢，组件的高度或者长度彡50mm。本发明在所述的步骤9中，所述的封孔剂为硅树脂(SiG)。本发明的优点是1)在工艺上在脉冲离子氮化的基础上引入多热源均温加氧 PECAD技术，选用程序电脉冲式离子氧氮化炉，对煤矿机组件进行耐磨蚀处理；离子氮化是 在真空中进行，因而可以获得无氧化的加工表面，也不会损害被处理工件的表面光洁度；而 且由于是在低温下进行处理，被处理工件的变形量极小；2)在耐磨蚀方面经辉光离子氧 氮化耐磨蚀工艺处理的煤机组件，其硬度> 500HV，渗氮层厚度> 0. 3mm，且PECAD层和基 体界面连接良好，无空隙、疏松，致密均勻，无内应力；用硫酸铜点滴，在70分钟才出现黑斑 点；经离子渗氮的工件的耐磨性和耐腐蚀性好；3)在生产成本上由于省去了热处理工艺， 减少了处理工序，节省了原材料机加工成本，提高了生产效率，且选取ΝΗ3*02作为渗涂剂， 该渗涂剂获取容易、使用安全、价格低廉、节能环保，因此，也降低了生产成本。
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施例方式一种煤机组件的辉光离子氧氮化耐磨蚀工艺，包括下料一粗车一热处理一半精加 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艺为辉光离子氧氮化工 艺，其工艺步骤为
(1)检查炉体在真空炉体开炉前检查设备的阳极和工作台是否有污物，并及时清理；
(2)组件入炉首先，装炉前用汽油或者柴油清洁煤机组件表面的污物，并且检查组件 表面，保证其表面没有裂纹、砂眼、毛刺、牛油和油漆；其次，装炉时避免用镀锌铁丝捆扎组 件，以防止锌蒸发后污染真空炉体引起长时间打弧不止，装炉组件如需要工装时，工装的焊 接处须清理干净焊药以防打弧，工装的活连接处要平整以防产生缝隙而引弧；再次，将煤机 组件装入真空炉体内，并使其在炉内勻称布置，组件之间的间隙< 15mm，并保证装入炉内的 组件高度或者长度在真空炉体的有效加热区之内；(3)抽真空装好组件并关好真空炉体盖头后，开启型号为2X-30的抽真空及控制系统 的真空泵对真空炉体抽真空，抽真空时间< 45min，抽至极限真空度13. 3Pa后，关闭抽真空 及控制系统的真空泵和蝶阀，检查真空炉体的真空压升率是否在<0. lPa/min范围内，如 果符合要求说明真空炉体的密封性良好，这时再开启真空泵抽真空，保证炉压为IlOPa ；
(4)启辉加热首先启辉真空炉体内的辉光脉冲电源加热，辉光脉冲电源的控制方式为 定频调宽，其功率< 50KW，其占空比为0. 3 ；然后打开真空炉体内的三组辅助电源的热源按 钮，并开启其电位器旋钮逐步至加强升温，三组辅助电源的功率为50 90KW ；同时向真空 炉体通入冷却水；
(5)硬氮化将真空炉体内的温度升至510 520°C，在510 520°C通入NH3气，时间 19小时；
(6)氧氮化降低真空炉体内的温度至485 495°C，在485 495°C通入NH3和O2的 混合气体，其NH3和O2的混合比例为1 0. 01 0. 05，时间6小时；
(7)关设备降低真空炉体内的温度至400°C后，关闭真空炉体的辉光脉冲电源和三组 辅助电源，并停止通入NH3和O2的混合气体；待真空炉体内的温度降低80 120°C时，关闭 抽真空及控制系统的蝶阀及真空泵，同时停止向炉内通入冷却水；
(8)取出组件打开真空炉体的截止阀，真空炉体内腔置于大气中，待炉内由负压变为 正压后开启炉体盖头，并取出煤机组件；
(9)封孔待煤机组件自然冷却至<50°C的温度时，在组件表面刷涂或者浸挂封孔剂 后自然风干，自然风干时间<30分钟。所述的真空炉体采用型号为YLHM250JA-2-2的电脉冲式离子氧氮化炉。所述的煤机组件表面的材质为27SiMn钢，组件的高度或者长度彡50mm。在所述的步骤9中，所述的封孔剂为硅树脂(SiG)。
权利要求
一种煤机组件的辉光离子氧氮化耐磨蚀工艺，包括下料→粗车→热处理→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艺为辉光离子氧氮化工艺，其工艺步骤为(1)检查炉体在真空炉体开炉前检查设备的阳极和工作台是否有污物，并及时清理；(2)组件入炉首先，装炉前用汽油或者柴油清洁煤机组件表面的污物，并且检查组件表面，保证其表面没有裂纹、砂眼、毛刺、牛油和油漆；其次，装炉时避免用镀锌铁丝捆扎组件，以防止锌蒸发后污染真空炉体引起长时间打弧不止，装炉组件如需要工装时，工装的焊接处须清理干净焊药以防打弧，工装的活连接处要平整以防产生缝隙而引弧；再次，将煤机组件装入真空炉体内，并使其在炉内匀称布置，组件之间的间隙≤15mm，并保证装入炉内的组件高度或者长度在真空炉体的有效加热区之内；(3)抽真空装好组件并关好真空炉体盖头后，开启抽真空及控制系统的真空泵对真空炉体抽真空，抽真空时间≤45min,抽至极限真空度13.3Pa后，关闭抽真空及控制系统的真空泵和蝶阀，检查真空炉体的真空压升率是否在＜0.1Pa/min范围内，如果符合要求说明真空炉体的密封性良好，这时再开启真空泵抽真空，保证炉压为110Pa；(4)启辉加热首先启辉真空炉体内的辉光脉冲电源加热，辉光脉冲电源的控制方式为定频调宽，其功率＜50KW，其占空比为0.3；然后打开真空炉体内的三组辅助电源的热源按钮，并开启其电位器旋钮逐步至加强升温，三组辅助电源的功率为50～90KW；同时向真空炉体通入冷却水；(5)硬氮化将真空炉体内的温度升至510～520℃，在510～520℃通入NH3气，时间19小时；(6)氧氮化降低真空炉体内的温度至485～495℃，在485～495℃通入NH3和O2的混合气体，其NH3和O2的混合比例为1:0.01～0.05，时间6小时；(7)关设备降低真空炉体内的温度至400℃后，关闭真空炉体的辉光脉冲电源和三组辅助电源，并停止通入NH3和O2的混合气体；待真空炉体内的温度降低80～120℃时，关闭抽真空及控制系统的蝶阀及真空泵，同时停止向炉内通入冷却水；(8)取出组件打开真空炉体的截止阀，真空炉体内腔置于大气中，待炉内由负压变为正压后开启炉体盖头，并取出煤机组件；(9)封孔待煤机组件自然冷却至≤50℃的温度时，在组件表面刷涂或者浸挂封孔剂后自然风干，自然风干时间≤30分钟。
2.根据权利要求1所述的煤机组件的辉光离子氧氮化耐磨蚀工艺，其特征在于所述 的真空炉体为电脉冲式离子氧氮化炉。
3.根据权利要求1所述的煤机组件的辉光离子氧氮化耐磨蚀工艺，其特征在于所述 的煤机组件表面的材质为27SiMn钢，组件的高度或者长度彡50mm。
4.根据权利要求1所述的煤机组件的辉光离子氧氮化耐磨蚀工艺，其特征在于在所 述的步骤9中，所述的封孔剂为硅树脂(SiG)。
全文摘要
一种煤机组件的辉光离子氧氮化耐磨蚀工艺，包括下料→粗车→热处理→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艺为辉光离子氧氮化工艺，其工艺步骤为检查炉体；组件入炉；抽真空；启辉加热；硬氮化；氧氮化；关设备；取出组件；封孔。其优点为，该工艺操作简单、成本低廉、对环境无污染、对人身体健康有保障，并且经该工艺处理过表面的煤机组件无空隙、疏松，致密均匀，无内应力，耐磨蚀性能好。
文档编号C23C8/38GK101942633SQ20101028765
公开日2011年1月12日 申请日期2010年9月20日 优先权日2010年9月20日
发明者张晓峰, 李利军, 李春英, 李玉岭, 籍炜 申请人:中煤邯郸煤矿机械有限责任公司