[其他]金屬零件表面形成硫化物層的方法及設備

在審

• 申請號: 101985000006828
• 申請日: 1985-09-10
• 公開（公告）號: CN85106828B
• 公開（公告）日: 1987-09-09
• 發明（設計）人: 張戈飛
• 申請（專利權）人: 張戈飛
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 包冠乾

一種通過硫的加熱氣化而在金屬零件表面形成硫化物層的方法及其設備，被滲金屬零件放置在真空反應室中的陰極盤上，同時在真空反應室中還放有盛有固體硫的蒸發器，蒸發器由低壓電源來加熱。固體硫在真空情況下通過加熱而氣化，氣體硫在陰極和陽極之間所加的直流高壓電場作用之下電離并進行輝光放電，在輝光放電下正離子硫轟擊位于陰極盤上的金屬零件，使其表面形成硫化物層。

本發明涉及一種在金屬表面形成硫化物層的方法及設備，更具體地說，是涉及一種通過氣體滲硫而在金屬表面形成硫化物的方法及設備。

滲硫屬于金屬表面處理工藝之一，由于滲硫能夠在金屬表面形成一層硫化亞鐵，而硫化亞鐵是一種固體潤滑劑，它存在于摩擦件接觸面之間就能夠降低金屬間的摩擦系數。另外，硫化亞鐵能隔絕摩擦件金屬基體的直接接觸，這也就使鋼鐵表面有良好的耐磨性和抗咬合性，因此近年來滲硫的研究得到進一步的重視和發展。

眾所周知，人們曾研究過固體滲硫以及液體滲硫，然而兩者都存在有周期長、耗能大、滲硫質量不穩定及滲硫層深度不大等缺陷。隨后，人們研究出了低溫電解滲硫這種氣體滲硫的新工藝，由于這種工藝的滲硫溫度較低，被滲零件變形小，且可以在傳統的熱處理工藝（滲碳、滲氮，低溫回火及感應加熱淬火等）后進行，所以近年來得到特別快的發展。

曾經采用過氮硫共滲的方法進行氣體滲硫，1978年國際熱處理年會曾有論文對這種方法做過介紹。采用這種方法雖然能在表面層中獲得硫化物，但不是單一的硫化物，如硫化鐵或硫化亞鐵，成分較復雜，這就對降低摩擦系數，提高耐磨性及抗咬合性產生不良影響。另外由于是氮硫共滲，因此要想準確地按所希望的比例要求來控制氮和硫在表面層中的比例就成為相當困難、相當復雜的問題。于是這就導致表面滲硫后成分不均、表面質量不穩等問題。華南工學院發展了一種單一的氣體滲硫法來代替氮硫共滲法，這種方法是以硫化物作為滲入介質，用160℃以上的專用滲硫爐保溫，使鋼鐵零件表面得到硫化亞鐵（FeS）和二硫化鐵（FeS₂）滲層〔見《金屬熱處理》第5期，1983年〕。這種方法的缺點是，滲硫介質是硫化物，這樣在滲硫氣氛中夾雜著其他成分，這會給滲層質量帶來不良影響，何況有些硫化物還是有毒的，例如硫化氫。此外，在該法所得到的表面滲層中既有硫化亞鐵又有二硫化鐵，前者對改善耐磨性有利，而后者卻是有害的化合物。再者，該法所采用的處理溫度也偏高。

近年來又發展了一種用固體硫直接氣化來進行滲硫的方法（見“紡織學報”1983·2和“湖北機械”81·4）。該法利用固體硫加熱氣化，然后硫氣體在電場作用下電離，從而對工件表面進行滲硫，由于這種方法是利用固體硫，因而克服了上述用硫化物方法的缺陷，達到比較滿意的效果。可是這種方法也存在一些不足之處，首先該法為無光放電法，也就是說，硫氣體是在電壓不高的電場作用下進行電離的（電場電壓為300～500伏）。其次固體硫放在一鋼盒中，與被滲零件一起放在真空爐內的陰極板上同時進行加熱，這就使得硫的氣化溫度及氣化量的控制變得復雜。再其次是工件與固體硫須用惰性氣體放電來加熱，而待工件加熱到預定溫度后，還需要再將惰性氣體從真空爐抽走，只留下硫氣體在真空爐中，致使操作復雜，耗費加大。

本發明的方法是上述固體硫直接氣化的滲硫法的改進與發展。本發明的目的之一就是提供一種通過固體硫加熱直接氣化而對工件進行滲硫的方法，該法克服上述各法的缺點，而其滲硫質量都大大優于上述各法：滲層成分單一均勻，滲層深度深。本發明另一個目的是提供一種為實現本發明方法的滲硫設備。