阅读说明：本技术 一种铸铁制品用气体qpq多元复合滴渗剂及其滴渗工艺 (Gas QPQ multi-component composite instillation agent for cast iron product and instillation process thereof ) 是由 顾海军 于 2020-05-28 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种铸铁制品用气体QPQ多元复合滴渗剂及其滴渗工艺,以重量份计,包括以下组份：乙醇80－100份,三乙醇胺30－40份,柠檬酸盐10－20份,氧化稀土粉末6－10份,其他助剂1－5份。本发明通过复配一种多元复合滴渗剂,根据铸铁制品的特点,选择合适的组分及搭配,在渗氮处理时,氨气的分解量得到有效控制,实现了软氮化效果的控制和氮化层厚度的控制,避免了出现软氮化效果不易控制、氮化层厚度不均匀的问题,同时,该滴渗剂对环境友好,无其他有害物质排出,工艺实施简单,技术效果突出,值得推广应用。(The invention discloses a gas QPQ multi-element composite infiltration agent for cast iron products and an infiltration process thereof, wherein the gas QPQ multi-element composite infiltration agent comprises the following components in parts by weight: 80-100 parts of ethanol, 30-40 parts of triethanolamine, 10-20 parts of citrate, 6-10 parts of rare earth oxide powder and 1-5 parts of other additives. According to the invention, by compounding the multi-element composite permeability-reducing agent, proper components and matching are selected according to the characteristics of the cast iron product, the decomposition amount of ammonia gas is effectively controlled during nitriding treatment, the control of the tufftride effect and the control of the thickness of a nitrided layer are realized, the problems that the tufftride effect is difficult to control and the thickness of the nitrided layer is not uniform are avoided, and meanwhile, the permeability-reducing agent is environment-friendly, has no discharge of other harmful substances, is simple in process implementation and prominent in technical effect, and is worthy of popularization and application.)

一种铸铁制品用气体QPQ多元复合滴渗剂及其滴渗工艺

技术领域

本发明涉及铸铁制品渗氮技术领域，特别涉及一种铸铁制品用气体QPQ多元复合滴渗剂及其滴渗工艺。

背景技术

QPQ技术是一种盐浴氮碳共渗加盐浴氧化的金属表面复合化学热处理技术，QPQ技术能在很大程度上提高金属材料表面的耐磨性、抗蚀性和耐疲劳等性能。QPQ技术的发展历史，是从气体渗氮到氰盐渗氮，盐浴软氮化到气体软氮化，气体氮碳共渗到无公害盐浴复合处理。对于气体软氮化工艺来说，其实质是气体氮碳共渗，被用作气体软氮化法的原料种类主要有尿素、甲酰胺、氨气等，气体软氮化法不仅克服了氰盐渗氮法的缺点，在公害问题上得到了很大程度的改进，其氮化渗层的性能基本上和盐浴软氮化的渗层组织性能相当，但是，气体软氮化的产品质量会受到工艺过程不稳定，软氮化效果不容易控制等因素的影响，其应用受到了限制。例如，现有采用通氨滴醇的方式对多型腔的铸铁件表面作防腐防锈处理时，由于氨分解量难于控制，导致软氮化效果不容易控制，氮化层厚度不均匀，质量不可控，因此急需对现有技术进行改进。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种铸铁制品用气体QPQ多元复合滴渗剂及其滴渗工艺，通过复配一种多元复合滴渗剂，根据铸铁制品的特点，选择合适的组分及搭配，在渗氮处理时，氨气的分解量得到有效控制，渗氮过程可控，由此避免了出现软氮化效果不易控制、氮化层厚度不均匀的问题，克服了现有技术的不足。

本发明采用的技术方案如下：一种铸铁制品用气体QPQ多元复合滴渗剂，其特征在于，以重量份计，包括以下组份：乙醇80－100份，三乙醇胺30－40份，柠檬酸盐10－20份，氧化稀土粉末6－10份，其他助剂1－5份。

本发明的多元复合滴渗剂，以三乙醇胺作为主要氮源，以乙醇作为溶剂，然后加入柠檬酸盐和氧化稀土粉末，柠檬酸盐作为缓蚀剂和稳定剂，氧化稀土粉末作为催化剂及促进氮化层形成的促进剂，复配时，无机固体、有机液体混合形成悬浮液，然后配置成滴渗剂，采用滴渗的方式控制加入量，在渗氮处理时，氨气的分解率稳定在50－60％，氮的扩散速度较快且较稳定，能快速经过铸铁件的各个相区，可通过控制滴渗剂的流量来控制氨气浓度，进而控制铸铁件上的氮化层厚度，最终达到了软氮化效果可控、氮化层厚度较均匀的技术效果，克服了现有技术的不足。

在本发明中，作为优选，以重量份计，包括以下组份：乙醇85份，三乙醇胺32份，柠檬酸盐13份，氧化稀土粉末7份，其他助剂2份。

本发明的多元复合滴渗剂，为了使柠檬酸盐更好的达到缓蚀和稳定的作用，所述柠檬酸盐为柠檬酸钠或柠檬酸钾，优选为柠檬酸钠。

本发明的多元复合滴渗剂，所述氧化稀土粉末为改性的超细氧化稀土，改性的超细氧化稀土由硅烷偶联剂在80℃下于去离子水中改性反应3h后制得。选择改性后的超细氧化稀土能提高其在溶液体系中的分散均匀度，充分发挥其催化性能，也便于使氨气的分解率稳定在一定范围内。

进一步，所述助剂选自分散剂、葡萄糖酸钠、硅酸盐的一种或多种。

本发明还包括一种铸铁制品用气体QPQ多元复合滴渗剂的滴渗工艺，包括以下步骤：

S1、按比例将乙醇、三乙醇胺、柠檬酸盐、氧化稀土粉末和助剂于混合器中搅拌混合均匀，得到多元复合滴渗剂，待用；

S2、将铸铁制品置于共渗炉的炉室内，并对炉室加热；

S3、将多元复合滴渗剂装入液体注射装置中，通过注射针管向共渗炉的炉室内按一定流量滴加多元复合滴渗剂；

S4、多元复合滴渗剂进入炉室内形成蒸汽，通过蒸汽的形式对铸铁制品进行渗氮处理；

S5、渗氮处理结束后取出铸铁制品，滴渗工艺完成。

在上述共渗工艺中，通过滴渗的方式来控制渗剂的加入量，由此控制氨气的浓度和渗层的形成速度，由此实现软氮化效果的控制和氮化层厚度的控制，产品质量可控，该滴渗剂对环境友好，无其他有害物质排出，工艺实施简单，技术效果突出。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：本发明通过复配一种多元复合滴渗剂，根据铸铁制品的特点，选择合适的组分及搭配，在渗氮处理时，氨气的分解量得到有效控制，实现了软氮化效果的控制和氮化层厚度的控制，避免了出现软氮化效果不易控制、氮化层厚度不均匀的问题，同时，该滴渗剂对环境友好，无其他有害物质排出，工艺实施简单，技术效果突出，值得推广应用。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

一种铸铁制品用气体QPQ多元复合滴渗剂的滴渗工艺，包括以下步骤：

S1、取一定量的超细氧化稀土粉末于反应容器中，加入去离子水或纯水，再加入硅烷偶联剂，在80℃下搅拌反应3h后，分离干燥得到改性后的超细氧化稀土粉末，备用；

S2、以重量份计，将90份乙醇、33份三乙醇胺、10份柠檬酸钠、6份改性后的超细氧化稀土粉末和1份硅酸钠于混合器中搅拌混合均匀，搅拌时超声搅拌10－20min，然后再机械搅拌均匀，得到悬浮液，即得到多元复合滴渗剂，待用；

S3、将200mm×100mm×4mm的1#HT200试样块置于共渗炉的炉室内，并对炉室加热，加热温度为600±20℃；

S3、将多元复合滴渗剂装入液体注射装置中，通过注射针管向共渗炉的炉室内按7mL/s的滴加流量，滴加多元复合滴渗剂；

S4、多元复合滴渗剂进入炉室内形成蒸汽，通过蒸汽的形式对1#HT200试样块进行渗氮处理，渗氮处理时间为4h；

S5、渗氮处理结束后取出1#HT200试样块，滴渗工艺完成。

实施例2

一种铸铁制品用气体QPQ多元复合滴渗剂的滴渗工艺，包括以下步骤：

S1、取一定量的超细氧化稀土粉末于反应容器中，加入去离子水或纯水，再加入硅烷偶联剂，在80℃下搅拌反应3h后，分离干燥得到改性后的超细氧化稀土粉末，备用；

S2、以重量份计，将85份乙醇、32份三乙醇胺、13份柠檬酸钠、7份改性后的超细氧化稀土粉末和2份分散剂于混合器中搅拌混合均匀，搅拌时超声搅拌10－20min，然后再机械搅拌均匀，得到悬浮液，即得到多元复合滴渗剂，待用；

S3、将200mm×100mm×4mm的2#HT200试样块置于共渗炉的炉室内，并对炉室加热，加热温度为600±20℃；

S3、将多元复合滴渗剂装入液体注射装置中，通过注射针管向共渗炉的炉室内按7mL/s的滴加流量，滴加多元复合滴渗剂；

S4、多元复合滴渗剂进入炉室内形成蒸汽，通过蒸汽的形式对2#HT200试样块进行渗氮处理，渗氮处理时间为3h；

S5、渗氮处理结束后取出2#HT200试样块，滴渗工艺完成。

实施例3

一种铸铁制品用气体QPQ多元复合滴渗剂的滴渗工艺，包括以下步骤：

S1、取一定量的超细氧化稀土粉末于反应容器中，加入去离子水或纯水，再加入硅烷偶联剂，在80℃下搅拌反应3h后，分离干燥得到改性后的超细氧化稀土粉末，备用；

S2、以重量份计，将95份乙醇、35份三乙醇胺、14份柠檬酸钠、8份改性后的超细氧化稀土粉末、2份分散剂和1份硅酸钠于混合器中搅拌混合均匀，搅拌时超声搅拌10－20min，然后再机械搅拌均匀，得到悬浮液，即得到多元复合滴渗剂，待用；

S3、将200mm×100mm×4mm的3#HT200试样块置于共渗炉的炉室内，并对炉室加热，加热温度为600±20℃；

S3、将多元复合滴渗剂装入液体注射装置中，通过注射针管向共渗炉的炉室内按7mL/s的滴加流量，滴加多元复合滴渗剂；

S4、多元复合滴渗剂进入炉室内形成蒸汽，通过蒸汽的形式对3#HT200试样块进行渗氮处理，渗氮处理时间为3.5h；

S5、渗氮处理结束后取出3#HT200试样块，滴渗工艺完成。

实施例4

一种铸铁制品用气体QPQ多元复合滴渗剂的滴渗工艺，包括以下步骤：

S1、取一定量的超细氧化稀土粉末于反应容器中，加入去离子水或纯水，再加入硅烷偶联剂，在80℃下搅拌反应3h后，分离干燥得到改性后的超细氧化稀土粉末，备用；

S2、以重量份计，将100份乙醇、40份三乙醇胺、17份柠檬酸钠、8份改性后的超细氧化稀土粉末、3份分散剂和1份硅酸钠于混合器中搅拌混合均匀，搅拌时超声搅拌10－20min，然后再机械搅拌均匀，得到悬浮液，即得到多元复合滴渗剂，待用；

S3、将200mm×100mm×4mm的4#HT200试样块置于共渗炉的炉室内，并对炉室加热，加热温度为600±20℃；

S3、将多元复合滴渗剂装入液体注射装置中，通过注射针管向共渗炉的炉室内按7mL/s的滴加流量，滴加多元复合滴渗剂；

S4、多元复合滴渗剂进入炉室内形成蒸汽，通过蒸汽的形式对4#HT200试样块进行渗氮处理，渗氮处理时间为3h；

S5、渗氮处理结束后取出4#HT200试样块，滴渗工艺完成。

渗层厚度的均匀性

通过对试样块1－4#的断面金相组织观察并结合硬度梯度法综合分析得到，扩散层和亮白层清晰可见，界面坡度缓和延绵，渗层厚度较均匀，偏差值不大，在品质要求范围内，无尖厚度起伏大的情况，由此说明，本发明的滴渗剂及滴渗工艺得到的氮化层厚度和氮化效果得到了较好的控制，克服了现有技术的不足。

中性盐雾试验

采用现有标准的中性烟雾试验对试样块1－4#进行测试，即包括采用5％的氯化钠盐水溶液，溶液pH值调在中性范围(6.5－7.2)作为喷雾用的溶液，试验温度取35℃，盐雾的沉降率在1－3ml/80cm².h之间等，以有效面积出现锈迹的时间记作抗盐雾试验时间，经中性烟雾试验测试后得到，试样块1－4#的抗盐雾试验时间均超过了200h，由此说明，该滴渗剂和滴渗工艺能够用于铸铁件表面的防腐防锈处理。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。