[实用新型]一种离子氮化炉

说明书

技术领域

本实用新型涉及热处理设备，具体为一种用于对金属件表面进行渗氮处理的离子氮化炉，属于机械制造加工技术领域。

背景技术

如今表面冶金技术已广泛应用于机械加工等领域，它是将非金属元素通过等离子扩散的方法渗入钢铁材料表面，形成表面含有多种合金氮化物的氮化层(又叫硬化层)。

离子氮化炉是一种重要的表面冶金热处理设备。目前常用的离子氮化炉，是采用辉光离子氮化技术对工件进行离子氮化处理，其结构是由炉体、氮化供电系统、供气和抽气系统、加热升温系统组成。在进行氮化处理时，通过抽气系统抽气使炉内形成真空环境，再充入少量氨气，通以500V左右的高压直流电压后，炉内稀薄气体发生电离，在炉内的钢制工件表面，产生负离子辉光放电，随后在钢制工件表面形成铁和氮的化合物，如FeN、Fe₂N及Fe₃N等，从而使工件表面得到强化。经过离子氮化的工件表面硬度可达HRC58或HV_0.2(850-900)左右，表面耐磨、抗腐蚀性都有较大提高。

但是，目前的离子氮化炉制得的氮化层仍然存在一些缺陷：氮化层厚度很薄，通常小于0.5mm，强化效果不够；而且渗氮层的脆性较大易破损。如专利号为ZL200410075459公开的“节能离子氮化炉”，其特征是在炉体内设置双层不锈钢密封绝热保温层，在炉底盘上设有炉底隔热屏，以此达到更好的保温效果，降低能耗。但是这种结构的氮化炉仍然不能解决氮化层厚度较薄的问题，虽然保温效果得到提升，但N⁺的活力以及扩散速度没有较大改善，经氮化处理后的工件仍然不能满足需求。

实用新型内容

针对现有氮化处理技术中的上述不足，本实用新型的目的在于提供一种能够提高渗入离子活力，加深扩散层厚度，提高工件表面硬度的离子氮化炉。

本实用新型的装置方案：一种离子氮化炉，包括炉体和炉底盘，炉底盘与炉体密封连接，在炉底盘上设有载物台，待加工的钢制工件放置于载物台上，载物台分别与控温器和电源的阴极相连，电源的阳极连接到炉体上；在炉底盘上还连接有氨气输送管和真空泵；其特征在于，在炉体上连接有导管，通过导管将钢制工件氮化需要的稀土有机溶剂输入炉体内。进一步，所述稀土有机溶剂装置在溶剂瓶内，导管设置在溶剂瓶的底部，在导管上设有流量控制阀，其中，导管的直径为2～3mm。

所述稀土有机溶剂需要进行专门配制，它是由稀土化合物、Na₂O₃以及甲醇共同配制而成。

相对于现有技术，本实用新型具有以下优点：

1、提高了渗入元素N⁺的活力，通过在离子氮化炉上设置稀土有机溶剂的注入装置，在氮化处理时加入稀土元素作为催化剂，可以有效的增加氮离子注入和扩散的速度，使生成的硬化层厚度加深；

2、稀土元素在离子氮化中可以起到活化催渗作用，改善了工件表层的组织和性能，使之形成硬化相的数量增加，从而有效提高了表面强化效果，改善了表层耐磨性；

3、通过稀土元素的催渗作用，提高了氮化层的显微硬度以及工件表面的耐腐蚀性和抗氧化性等；

4、本装置结构简单，成本较低且易于操作，具有较高的经济效益和广泛的应用前景。

附图说明

图1为本实用新型的离子氮化炉的结构示意图。

图中，1-炉体，2-炉底盘，3-载物台，4-溶剂瓶，5-稀土有机溶剂，6-导管，7-流量控制阀，8-钢制工件，9-密封件，10-氨气阀，11-真空泵，12-控温器，13-电源，14-氨气输送管。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，一种离子氮化炉，包括炉体1和炉底盘2，炉体1为下端开口的圆筒结构，在炉体1和炉底盘2的连接处设有密封件9，炉底盘2与炉体1密封连接；在炉底盘2的中部设有载物台3，待加工的钢制工件8放置于载物台3上，载物台3分别与控温器12和电源13的阴极相连，电源13的阳极连接到炉体1上；在炉底盘2上还连接有氨气输送管14和真空泵11，在氨气输送管14上安装有氨气阀10；在炉体1上连接有导管6，通过导管6将钢制工件8氮化需要的稀土有机溶剂5输入炉体1内。

所述稀土有机溶剂5设置在溶剂瓶4内，导管6设置在溶剂瓶4的底部，在导管6上设有流量控制阀7，流量控制阀7用于控制稀土有机溶剂5的注入速度。