[发明专利]一种基于碳氮共渗技术的多头螺纹及其制备方法

说明书

本发明提供了一种基于碳氮共渗技术的高强度便于快捷安装的多头螺纹及其制备方法，多头螺，包括金属芯和碳氮共渗层，碳氮共渗层是通过气相等离子碳氮共渗将碳和氮渗入到金属芯上。由退火，拉丝，冷镦，搓丝，碳氮共渗热处理，表面润滑处理，浸油甩干等工序制备所得。本发明碳氮共渗热处理工艺简单，可以有效确保碳氮共渗层的厚度和均匀度，制备的多头螺纹具有较高的强度。

技术领域

本发明属于螺纹材料技术领域，具体涉及一种基于碳氮共渗技术的高强度便于快捷安装的多头螺纹及其制备方法。

背景技术

自攻螺钉用于结构件的安装效率高，固定效果好，甚至无须钻孔，一般自攻螺钉的端头(尖端)减小外直径而延伸，但在铝合金等薄型材的加工中，现有技术的自攻螺钉的螺距与螺杆直径比为1∶2.5-4；在紧固1mm左右的铝合金薄型材的效果不好，相对而言，自攻螺钉螺距过宽，如采用小直径的自攻螺钉，其强度较低，且紧固力量亦不够。

采用渗碳或渗氮对金属构件进行处理，辅以后续的磷皂化处理可以有效提高构件的强度，降低摩擦力，便于金属构件的快速安装。目前，研究最多的是液相等离子体电解碳氮共渗技术，但是碳氮共渗效果不稳定，碳氮共渗层深浅不一，所得构件的强度相对较低，构件表面摩擦力较大，导致其不利于快速安装；此外等离子体电解碳氮共渗技术需要配制电解液，容易对环境造成污染。

发明内容

本发明的目的在于针对目前多头螺纹的碳氮共渗层薄、强度低、摩擦力大的问题，提出一种基于碳氮共渗技术的高强度便于快捷安装的多头螺纹，同时提供该多头螺纹的制备方法。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：一种基于碳氮共渗技术的多头螺纹具体的，本发明的基于碳氮共渗技术的高硬度便于快捷安装的多头螺纹，包括金属芯和碳氮共渗层，碳氮共渗层是通过气相等离子碳氮共渗将碳和氮渗入到金属芯上。

所述碳氮共渗层厚度50-60μm。

本发明的基于碳氮共渗技术的高硬度便于快捷安装的多头螺纹的制备方法包括：退火，拉丝，冷镦，搓丝，碳氮共渗热处理，表面润滑处理，浸油甩干。

具体步骤如下：选取表面光滑圆整的金属线材，首先经过500℃退火处理，然后再经过拉丝和冷镦工艺，获得金属构件；然后在金属构件上进行搓丝处理获得多头螺纹，再将多头螺纹进行打磨去油处理后，通过碳氮共渗热处理，完成后经过表面磷化处理和表面皂化处理对表面进行润滑处理，最后经过浸油甩干获得基于碳氮共渗技术的高硬度便于快捷安装的多头螺纹。

优选地，所述碳氮共渗热处理工艺采用气相等离子碳氮共渗处理；具体工艺如下：首先，将搓丝后获得的多头螺纹用1200目砂纸打磨，表面粗糙度为0.05-0.08μm，然后用无水乙醇和丙酮分别清洗表面除去油污，再将表面除去油污的多头螺纹在一定的温度下，在甲烷∶氢气∶氮气＝5∶15∶80组成的混合气体气氛下等离子共渗2小时，压力为250Pa；然后保持压力不变，混合气体比例变为甲烷∶氢气∶氮气＝15∶5∶80，等离子共渗1小时；然后保持压力不变，混合气体比例变为甲烷∶氢气＝60∶40，等离子共渗0.5小时。

碳氮共渗前对金属表面进行打磨去油处理，除去金属表面油质保护层，有利于表面碳氮共渗反应的进行。操作工艺中通过调节混合气体的比例从而控制碳氮比，通过调节共渗时间实现碳氮共渗层的结构合厚度，压力设定为250Pa，压力过低、过高均不利于共渗反应的发生，且不能保证共渗层的均匀度和厚底。

优选地，所述碳氮共渗热处理工艺中温度为450-550℃。

优选地，所述表面磷化处理工艺如下：首先按照一定的质量比配制磷化液，然后将碳氮共渗好的工件置于配制好的磷化液中，升高温度至磷化工艺温度后，然后调节磷化液的总酸度和游离酸度至一定范围后，将工件置于磷化液中在一定的磷化工艺温度下磷化一定时间，磷化过程中应定时上下左右抖动料框，使工件表面干净，反应均匀。