[发明专利]具有氮化硬化表面的镍合金制品

说明书

本发明涉及由压铸制成的具有氮化硬化表面的镍合金制品，它既具有机械强度又具有高抗腐蚀性。

一般使用的各种自攻螺钉、螺栓、螺母、垫圈、铆钉、柱销、螺钉和螺丝零件通常是用碳素结构钢制成的。它们在中性或碳气氛中进行淬火，调质处理，然后进行抗腐蚀处理之后被使用。从抗腐蚀观点出发，除上述碳钢制品外，还有不锈钢制品。尽管不锈钢制品的市场需求因其价格性能和强度低于碳钢是少的，但市场需求仍然在不断扩大，

在这样一种情况下，趋向于同时既需要抗腐蚀又需要机械强度。由于这个原因，就螺钉而言，例如这样的制品及类似物已经出现，在所述的制品中18-8不锈钢材被氮化及硬化，其目的在于改进强度和咬合阻力不足等等，强度和咬合阻力不足是传统的弱点。

然而，这种氮化不锈钢制品具有某些缺点，例如在氮化表面短时间内出现锈斑。从另一方面来说，诸如由镍合金制得的螺栓之类的制品在例如石油化工厂方面通常用作优于不锈钢(SUS)的高抗腐蚀材料。

但是，正象SUS那样，镍合金材料具有较小的导热性，是铁的三分之一，并存在往往发生卡住，以及咬接现象(一种由零件组合引起的卡住状态)的问题。由于表面摩擦系数高还存在紧固性能差的问题，并且不可能利用淬火改进硬度。而且，镍合金材料通常作为难以渗碳和氮化的材料而使用，并且用诸如碳和氮之类的元素进行表面硬化是困难的，用铁材料就容易表面硬化。

因此，本发明的目的是提供其表面氮化及硬化的镍合金制品，它既具有高的机械强度又具有高的咬合阻力。

按照本发明，上述目的可以通过提供由压铸镍合金材料而制成的镍合金制品来达到，其中在该制品表面形成氮化及硬化层。

按照本发明表面氮化及硬化的镍合金制品可以通过将镍合金制品放置在含氟或氟化物的气氛中加热，并将氟化的镍合金放置在氮化气氛中加热，以使镍合金材料的表面层形成氮化层来获得。

作为上述镍合金制品的镍合金材料，在本发明中主要使用大于25％重量(下文缩写为“％”)镍和不大于50％重量的铁的镍合金，而且选自Ni-Cr、Ni-Cr-Mo、Ni-Cr-Fe、Ni-Cr-Co。具有高镍含量的这种合金的实例是因科内尔镍铬铁耐热耐蚀合金、哈斯特耐蚀镍基合金和因科洛伊(一种耐高温的镍铬铁合金)。为了更具体，螺栓、铆钉、螺钉、螺母、管螺纹塞、垫圈、销子、镶嵌件、花篮螺丝、勾环、管接头锁紧螺母等等包括在镍合金制品内，在本发明中镍合金制品的形状没有规定。

用于上述镍合金制品在含氟或氟化物的气氛中进行反应的含氟或氟化物气体是氟化合物气体，例如NF₃、BF₃、CF₄、HF、SF₆、C₂F₆、WF₆、CHF₃或SiF₄。

这些气体可单独使用或组合使用。此外，在其分子结构中带有氟的氟化合物气体可以用作上述含氟或氟化物的气体。在热分解装置中用热裂氟化合物气体形成的氟气体和预先制成的氟气体也都可以用作上述含氟或氟化物气体。根据情况，上述氟化合物气体和氟气体可混合使用。上述含氟或氟化物的气体，例如氟化合物气体和氟气体可以单独使用，但用于处理，通常是用惰性气体如氮气进行冲淡。含氟或氟化物的气体浓度本身在上述冲淡气体中应达到例如10000-100000PPM，较好是20000-70000PPM，更好是30000-50000PPM。

在本发明中，表面氮化及硬化的镍合金制品是通过将未氮化的镍合金制品放置在具有上述浓度的含氟或氟化物的气氛中且具有加热条件下进行氟化来形成的。这是本发明的最特征部分。在这种情况下，镍合金制品放置在例如350-600℃的温度加热。上述镍合金制品在含氟或氟化物气氛中的放置时间可以根据镍合金种类、合金的几何形状和尺寸、加热温度等等适当选择，通常在十分钟和十分钟以上至几十分钟范围内。在上述含氟和氟化物气氛中处理镍合金制品使“氮”原子渗入镍合金中，这在过去是做不到的。