铝型材挤压模具氮化处理工艺

1 铝型材模具氮化的现状与新技术

　　近年来，随着我国经济的迅猛发展和城乡人民生活水平的提高，各类工业用和民用铝材得到了大量的应用。在厂家生产规模不断扩大的过程中，许多厂家遇到模具氮化这一技术瓶颈。由于型材模具在使用过程中处于高温高压状态，这对模具的表面质量提出了较高的要求。以往铝型材厂家一直使用气体氮化技术对模具进行处理，但处理后其氮化层厚度及抗剥削能力均不很理想。国内一些公司一直致力于新的氮化技术的推广应用，其中无毒盐浴氮化技术是新推广的技术之一。无毒盐浴氮化技术是近几年发展起来的一门新技术，该技术继承和发扬国外无毒盐浴氮化技术在铝型材挤压模处理中的应用实践的技术优点，同时针对我国的具体情况进行了适当的改进与调整，使之更加适应于我国铝型材行业对模具氮化的需求。经过几年的努力．该技术已在铝型材行业中得到了广泛的应用。

　　铝型材挤压模在挤压力大、温度高的条件下使用，且承受着强烈的摩擦。它的主要失效形式是摩损、开裂、氮化层剥离及疲劳破坏。针对这种恶劣的工况条件，国内许多厂家采用的热模钢H13(O．35％C，5％Cr，1，5％Mo，l％V，1％si)来制作模具，这种钢抗回火能力较强，在995—1010℃淬火，550℃回火以后，硬度保持在48—52HRCLIJ。由于模具工作环境的特殊性，采用气体氮化很难处理好表面硬度、渗层厚度与渗层抗剥离之间的关系以及氮化质量的不稳定性。目前，国内采用气体氮化法处理的模具的平均通料量仅为2—5吨。采用盐浴法后，模具氮化质量普遍提高，型材的通料量

成倍增加，特别是型材的表面粗糙度得到了大的改善，提升了型材的市场竞争力。对于连续氮化方式，盐浴法更节能，大大地降低了铝型材的单位成本。

　　2 氮化设备的组成

　　全套的盐浴氮化设备包括预热炉，氮化炉，深处理炉，清洗水槽及起吊设备等，这些设备组成了一条基本的氮化流水线。对于挤压机挤压力在80MN以内的铝材生产厂家，我们推荐使用坩埚直径为400MM的氮化炉，功率在18kw左右．这样比较经济，相应的深处理炉为500MM坩埚直径，功率在24kw左右。对挤压机挤压力在80MN以上的铝材生产厂家，我们推荐的氮化炉为坩埚直径为500mn的氮化炉，功率在24kw左右，相应的深处理炉为600MM坩埚直径，功率在36kw左右的炉子。

　　预热炉的作用是烤干工件表面的水份并使工件升温。这样不仅提高了氮化速度，也防止将水份带入炉内引起盐浴飞溅的危险。预热炉一般采用空气炉。

　　工件的氮化处理是在氮化炉中进行的。由氮化盐浴中氰酸根的分解产生活性氮原于，在金属表面形成耐度性和抗蚀性很高的氮化层和耐疲劳的扩散层。氮化时间越长，氮化层越厚，但氮化层过厚会产生脆性。

　　深处理炉的主要作用是使工件表面的氰酸根被中和．彻底消除公害，同时，在工件表面形成一层氧花膜，提高工件的抗蚀性，也提高了工件的性能。

　  3 氮化工艺简介

　　对于铝型材模具，我们推荐以下氮化工艺艺过程如下：

　　装料一预热一氮化一深处理一清洗一抛光上油

　　装料前一般应将模具清洗干净，不能将铁屑、铝材等带入炉内。预热的时间一般不宜过长，控制在20-30分钟，温度控制在300～400℃。预热完成后，将料筐连同模具吊入氮化炉中，此前，氮化炉中盐浴应充分熔化并搅拌均匀，盐温控制在570—580t之间。模具放人后，往氮化盐浴中通入一定量的空气，通气量通常为6～12L／min。模具的保温温度为555～565℃之间，保温时间为3小时20分钟。氮化完成后将模具吊出放入深理炉中处理，深处理炉中盐浴温度控制在320~340C之间，模具处理时间控制在3—10分钟。于模具温度较高，模具进入深处理炉后，盐浴温度会升高到400℃以上，此时会产生大量的气泡，注意防止盐浴泡沫溢出。工序完成后，将模具吊深处理炉并吊入水槽中清洗。

　　4 注意事项

　　在氮化过程中要注意以下几个问题：(1)氯化盐浴中氰根离子浓度的控制。对多次氮化处理后，氮化盐浴中的氰根离子会降低，我们采用添加调整盐的方法来进行调整离子的浓度。调整盐添加视氮化炉中氮化盐量的多少及离子浓度的高低来进行，经验添加量为每次250～500g／(150kg氮化盐)。必要的时候可以通过测定盐浴中的氰根离子浓度来决定调整盐的添加量。(2)氮化层表面的松散层的控制。对于表面松散层，可以通过对氮化炉经常捞渣及适当调整氮化炉炉温及盐浴温度等措施来改善模具抛光时选用金相砂纸来抛光，铝型材模具经过三次氮化后，其硬度，氮化层厚度及氮化层抗剥离能力都达到了相当理想的状态氮化成本与环保问题

　　5 氮化成本与环保问题

　　氮化过程中消耗—定的电能、设备折旧，厂房折旧，加上添加一定的调整盐及消耗的人工等，这些构成了氮化的总成本。实践证明吨模具的氮化成本非常低。模具经过深处理后，模具上残留的氮化盐中的氰根离子被氧化，经水清洗后，残留的盐完全可以被清洗干净，清洗水完全符合的排放标准，可直接排放。