專利名稱：一種硬齒面發動機正時齒輪的表面氮化方法
技術領域：
本發明涉及一種發動機齒輪的制造方法，尤其是顯著提高齒輪表面氮化硬度的方法。
背景技術：
隨著發動機功率的增加和國家對汽車尾氣排放達歐標準的強制執行，發動機正時齒輪 是排放達歐標準的關鍵零部件，它的強度和壽命尤為重要。為了達到理想的強度和壽命要
求，現在歐in、歐w的新一代發動機都采用硬齒面齒輪。而一般的硬齒面齒輪采用的是淬 火后磨齒工藝，其成本高、效率低，生產過程對環境有污染。也有采用氣體氮化的工藝也 能達到硬齒面齒輪的要求，但該工藝的加工工藝時間長、氮化過程工件變形量大、表面脆 性大、質量不穩定、效率較低，對環境有污染。
發明內容
本發明的目的是提供一種硬齒面發動機正時齒輪的表面氮化方法，該方法氮化時變形 量極小、質量穩定，可解決齒輪的點蝕和剝落現象，生產工藝節能環保。
為此，本發明的技術方案為 一種硬齒面發動機正時齒輪的表面氮化方法，其步驟為
(1)、把己加工成形的齒輪放入氮化爐內，然后升溫至530°C 540°C，其中升溫速 度80'C 120。C/小時，保證爐內真空度的范圍為400—700pa;
(2) 、然后通入氨氣到氮化爐內，保持爐內溫度在53(TC—54(TC，每分鐘通入氨氣1.5 2L，爐內真空度為450pa左右，時間為5 6h;
(3) 、然后升溫至550°C—560'C，繼續按每分鐘1.5 2L通入氨氣，同時按每分鐘l 1.5L通入氮氣，按每分鐘0.2 0.25L通入稀土溶液，爐內真空度為550pa左右，時間為3 4h ;其中，稀土溶液的配比為稀土氯化物15g士5g 、乙醇500ml土5ml 、丙酮500ml 土5ml、 四氯化鈦20ml士5ml ;
(4)、然后，停止通入氨氣、氮氣、稀土溶液，保證爐內真空度的范圍為400-700pa， 緩慢降溫，當降至150'C以下時，打開氮化爐空冷后取出齒輪。 有益效果
本發明中關鍵在于在氮氣氛圍下，氨氣熱分解的同時，加入稀土溶液，通過稀土充
分離子化后的作用，使鋼件表層的各種晶粒得以細化，齒輪的表面硬度提高了 HV50—150，從而提高產品的耐磨性，提升產品質量，延長產品使用壽命的目的，達到了以較低的生產
成本滿足硬齒面齒輪的技術要求。該工藝的優勢對中、小圓柱齒輪較為明顯，比較適宜汽
車發動機齒輪的生產。
圖1是本發明的實施裝置示意圖。
具體實施例方式
發動機正時齒輪加工的整個工藝流程是粗車齒坯一調質一中檢一齒形加工一表面氮 化一清洗一檢驗一防銹包裝。具體描述如下
把材質為42CrMo的發動機正時齒輪通過粗加工后進行調質，硬度為HB290—310之間 在進行齒坯精加工和齒形加工后，進行表面氮化處理。
如圖l所示，首先描述本發明中氮化工藝時的實施裝置的結構。鋼瓶3內裝的液氨的 通過流量計2后通入離子氮化爐1內；鋼瓶4內裝的氮氣通過流量計2后通入離子氮化 爐1內；錐形玻璃瓶5內裝的稀土溶液通過流量計2后通入離子氮化爐1內。
結合圖1所示的裝置進一步描述一種硬齒面發動機正時齒輪的表面氮化方法如下 (1)、把已加工成形的齒輪放入氮化爐內，然后升溫至53(TC 54(TC，其中升溫速度 80°C 120°C/小時，保證爐內真空度的范圍為400—700pa;
(2) 、然后通入氨氣到氮化爐內，保持爐內溫度在530°C—540°C ，每分鐘通入氨氣1.5 2L，爐內真空度為450pa左右，時間為5 6h;
(3) 、然后升溫至550。C一560。C，繼續按每分鐘1.5 2L通入氨氣，同時按每分鐘l 1.5L通入氮氣，按每分鐘0.2 0.25L通入稀土溶液，爐內真空度為550pa左右，時間為3 4h ;其中，稀土溶液的配比為稀土氯化物15g士5g 、乙醇500ml士5ml 、丙酮500m. ±5ml、 四氯化鈦20ml土5ml ;
(4)、然后，停止通入氨氣、氮氣、稀土溶液，保證爐內真空度的范圍為400-700pa， 緩慢降溫，當降至150'C以下時，打開氮化爐空冷后取出齒輪。
在上述步驟中，氨氣、氮氣、稀土溶液的通入流量是通過各自的流量計來控制的。 稀土溶液的配置方法為先把稱好的稀土放入乙醇中，用玻璃棒輕輕攪拌溶解后再加 入丙酮搖均，再緩慢加入20 ml±5 ml四氨化鈦即可。將配配制好的稀土溶液放入一個容 積為IO升的錐形瓶中，瓶口用橡膠塞子密封，在橡膠塞子的中間鉆一個d)8mm的通孔，用外徑》8mm玻璃管扎入瓶中， 一頭露在外面，用橡膠導氣管插入玻璃管中， 一頭接在設 備的玻璃流量計上。使用時，利用爐子的負壓將稀土混合液氣體按一定的比例吸入，吸入 量為10% —15%。
本發明中提高氮化硬度的機理
稀土是一類原子結構非常獨特的元素，它對離子滲氮的氣相活化，活性原子的吸附及 擴散三個過程均有影響，我們配制的稀土混合物依靠爐內負壓，通過流量計按一定的比, 通入氮化爐中，由于稀土的原子半徑較大，即使是充分離子化后，仍比氮離子大的多，故 它在等離子的陰極位降區將以更大的能量轟擊工件的表面，并使表面濺射出更多的鐵原子， 產生位錯，使各種晶粒得以細化，各種晶體的缺陷增加，都有利于提高表面硬度，適當的 調整氮氣比例，在某一階段，加入氮氣的通入量，在離子氮化爐中形成高氮勢，改善氮化
層的有關相結構可以有效的提高零件的硬度，通過該發明硬度比以前同類產品提高HV80 一150 ,以前大批量生產只可達到HV550士30 ，而現在可以提高到HV680土40效果較為 顯著。
權利要求
1. 一種硬齒面發動機正時齒輪的表面氮化方法，其步驟為(1)、把已加工成形的齒輪放入氮化爐內，然后升溫至530℃～540℃，其中升溫速度80℃～120℃/小時，保證爐內真空度的范圍為400--700pa；(2)、然后通入氨氣到氮化爐內，保持爐內溫度在530℃-540℃，每分鐘通入氨氣1.5～2L，爐內真空度為450pa左右，時間為5～6h；(3)、然后升溫至550℃—560℃，繼續按每分鐘1.5～2L通入氨氣，同時按每分鐘1～1.5L通入氮氣，按每分鐘0.2～0.25L通入稀土溶液，爐內真空度為550pa左右，時間為3～4h；其中，稀土溶液的配比為稀土氯化物15g±5g、乙醇500ml±5ml、丙酮500ml±5ml、四氯化鈦20ml±5ml；(4)、然后，停止通入氨氣、氮氣、稀土溶液，保證爐內真空度的范圍為400--700pa，緩慢降溫，當降至150℃以下時，打開氮化爐空冷后取出齒輪。
全文摘要
本發明提出了一種硬齒面發動機正時齒輪的表面氮化方法，該方法氮化時變形量極小、質量穩定，可解決齒輪的點蝕和剝落現象，生產工藝節能環保。其步驟為(1)把已加工成形的齒輪放入氮化爐內，然后升溫至530℃～540℃，真空度的范圍為400-700Pa；(2)然后通入氨氣，保持爐內溫度在530℃-540℃，每分鐘通入氨氣1.5～2L，時間為5～6h；(3)然后升溫至550℃-560℃，同時按每分鐘1～1.5L通入氮氣，按每分鐘0.2～0.25L通入稀土溶液，時間為3～4h；(4)然后，停止通入氨氣、氮氣、稀土溶液，保證爐內真空度的范圍為400-700Pa，緩慢降溫，當降至150℃以下時，打開氮化爐空冷后取出齒輪。
文檔編號C23C8/26GK101285163SQ20081004765
公開日2008年10月15日 申請日期2008年5月12日 優先權日2008年5月12日
發明者呂海珠, 波 姜, 姜盛俠, 姜盛堂, 張建明, 勇 肖, 謝旭輝 申請人:十堰市鄖齒汽車零部件有限公司