专利名称：稀土催渗离子渗氮新技术的制作方法
技术领域：
本发明为金属表面化学热处理，是一种添加稀土催渗剂的离子渗氮新技术。
经离子渗氮处理的工件具有高的耐磨性和优良的抗疲劳性能。但目前采用通入含氢、氮的混合气体进行离子渗氮的工艺生产周期长，能源消耗大，尤其是不锈钢件的离子渗氮，因表面存在氧化膜，需要更长时间渗氮。日本JD59-035672专利采用加辅助电极等方法，利用辉光放电使工件升温至300～450℃，减少和消除氧化膜，尽而在500～600℃渗氮，可使复杂工件获得均匀渗氮层。此方法在明显缩短生产周期方面收效不大。目前，国内外都正在探索一有效提高渗氮速度的催渗技术。
本发明的目的就是克服上述现有技术的不足，提供一种工艺方法简单，渗速明显加快，易于操作掌握的稀土催渗离子渗氮新技术。
本发明是通过以下方式完成的。在将工件装入炉内的同时，将含镧和铈的混合稀土(其中镧与铈的含量之和大于35%)吊挂在炉架上或放置在阴极板面上，然后抽真空，通入氨气，加高压及电流，就实现了稀土催渗离子渗氮。而最佳稀土含量为含镧和铈为40%～50%的混合稀土。
稀土元素具有强烈的化学活性，它可与氧、氢、氮作用形成相应的化合物，并能加快氮、氢化合物的分解。离子渗氮过程中，含有氮元素的氨气等气体被电离，具有高能量的氮离子和氢离子轰击工件表面的同时，也使稀土发生离子化。稀土离子不仅吸附氮、氢离子而有利于气相活化，还可沉积在工件表面，与氧化膜发生作用起到洁净工件的作用。另一方面，离子渗氮层中存在高密度位错，沉积在表面的稀土元素也会沿位错区渗入工件。这些稀土离子(含原子)又进一步吸附氮原子，使表层氮浓度提高并形成相应的氮化物，同时促进氮原子沿位错区向钢内部扩散。
根据以上原理发明的工艺过程由下面实施例给出，将尺寸为φ20mm×10mm的38ClMOAI，40Cr，4Cr14Ni14W2MO，20CrMnTi钢各4块与含镧和铈45%左右，重0.25kg左右的混合稀土2块一同放入LD-25型离子渗氮炉的阴极板面上，抽真空至10-2乇后，通入氨气使气压保持在2～5乇，电压、电流分别为600V，60A，渗氮温度为530℃，渗氮时间为3～7小时。与常规离子渗氮比较，得到以下结果1、渗速可提高25～40%;
2、渗层硬度分布平缓，渗层脆性降低;
3、磨损性能得到进一步提高。
详细数据请看下列对照表本发明使用的稀土催渗剂来源广泛，价格低廉，且可反复使用。采用该技术可明显降低生产周期，提高生产效率，经济效益显著。
530℃离子渗氮层深度(mm)对照表
权利要求
1.一种添加催渗剂的离子渗氮技术，其特征在于催渗剂为含镧和铈的混合稀土，其中镧与铈的含量之和大于35%。
2.根据权利要求1所述的离子渗氮技术，其特征在于催渗剂中镧与铈含量之和的最佳值为40%～50%。
3.根据权利要求1所述的离子渗氮技术，其特征在于催渗剂吊挂在渗氮炉内的架上或放置在阴极板面上。
全文摘要
本发明公开了一种添加稀土催渗剂的离子渗氮新技术，适用于金属表面的化学热处理。催渗剂为含镧和铈的混合稀土。由于稀土无素具有强烈的化学活性，可与氧、氢、氮作用形成相应的化合物，并能加快氮、氢化合物的分解，因此，在将工件装入离子渗氮炉内的同时，加入混合稀土催渗剂，即可实现稀土催渗离子渗氮。本发明与常规离子渗氮比较，渗速明显加快，一般可提高25～40％，渗层硬度分布平缓，渗层脆性降低。同时，本发明工艺方法简单，易于掌握，稀土原料来源广泛，因此，经济效益显著。
文档编号C23C8/36GK1072733SQ9110793
公开日1993年6月2日 申请日期1991年11月23日 优先权日1991年11月23日
发明者王成国, 彭其风, 陈方生, 刘如伟 申请人:山东工业大学