1 鋁型材模具氮化的現(xiàn)狀與新技術(shù) 

近年來，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展和城鄉(xiāng)人民生活水平的提高，各類工業(yè)用和民用鋁材得到了大量的應(yīng)用。在廠家生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大的過程中，許多廠家遇到模具氮化這一技術(shù)瓶頸。由于型材模具在使用過程中處于高溫高壓狀態(tài)，這對(duì)模具的表面質(zhì)量提出了較高的要求。以往鋁型材廠家一直使用氣體氮化技術(shù)對(duì)模具進(jìn)行處理，但處理后其氮化層厚度及抗剝削能力均不很理想。國(guó)內(nèi)一些公司一直致力于新的氮化技術(shù)的推廣應(yīng)用，其中無毒鹽浴氮化技術(shù)是新推廣的技術(shù)之一。無毒鹽浴氮化技術(shù)是近幾年發(fā)展起來的一門新技術(shù)，該技術(shù)繼承和發(fā)揚(yáng)國(guó)外無毒鹽浴氮化技術(shù)在鋁型材擠壓模處理中的應(yīng)用實(shí)踐的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)針對(duì)我國(guó)的具體情況進(jìn)行了適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)與調(diào)整，使之更加適應(yīng)于我國(guó)鋁型材行業(yè)對(duì)模具氮化的需求。經(jīng)過幾年的努力．該技術(shù)已在鋁型材行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。 

鋁型材擠壓模在擠壓力大、溫度高的條件下使用，且承受著強(qiáng)烈的摩擦。它的主要失效形式是摩損、開裂、氮化層剝離及疲勞破壞。針對(duì)這種惡劣的工況條件，國(guó)內(nèi)許多廠家采用優(yōu)質(zhì)的熱模鋼H13(O．35％C，5％Cr，1，5％Mo，l％V，1％si)來制作模具，這種鋼抗回火能力較強(qiáng)，在995—1010℃淬火，550℃回火以后，硬度保持在48—52HRCLIJ。由于模具工作環(huán)境的特殊性，采用氣體氮化很難處理好表面硬度、滲層厚度與滲層抗剝離之間的關(guān)系以及氮化質(zhì)量的不穩(wěn)定性。目前，國(guó)內(nèi)采用氣體氮化法處理的模具的平均通料量?jī)H為2—5噸。采用鹽浴法后，模具氮化質(zhì)量普遍提高，型材的通料量 
成倍增加，特別是型材的表面粗糙度得到了極大的改善，提升了型材的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。對(duì)于連續(xù)氮化方式，鹽浴法更節(jié)能，大大地降低了鋁型材的單位成本。 

2 氮化設(shè)備的組成 

全套的鹽浴氮化設(shè)備包括預(yù)熱爐，氮化爐，深處理爐，清洗水槽及起吊設(shè)備等，這些設(shè)備組成了一條基本的氮化流水線。對(duì)于擠壓機(jī)擠壓力在80MN以內(nèi)的鋁材生產(chǎn)廠家，我們推薦使用坩堝直徑為400MM的氮化爐，功率在18kw左右．這樣比較經(jīng)濟(jì)，相應(yīng)的深處理爐為500MM坩堝直徑，功率在24kw左右。對(duì)擠壓機(jī)擠壓力在80MN以上的鋁材生產(chǎn)廠家，我們推薦的氮化爐為坩堝直徑為500mn的氮化爐，功率在24kw左右，相應(yīng)的深處理爐為600MM坩堝直徑，功率在36kw左右的爐子。 

預(yù)熱爐的作用是烤干工件表面的水份并使工件升溫。這樣不僅提高了氮化速度，也防止將水份帶入爐內(nèi)引起鹽浴飛濺的危險(xiǎn)。預(yù)熱爐一般采用空氣爐。 

工件的氮化處理是在氮化爐中進(jìn)行的。由氮化鹽浴中氰酸根的分解產(chǎn)生活性氮原于，在金屬表面形成耐度性和抗蝕性很高的氮化層和耐疲勞的擴(kuò)散層。氮化時(shí)間越長(zhǎng)，氮化層越厚，但氮化層過厚會(huì)產(chǎn)生脆性。 
 
深處理爐的主要作用是使工件表面的氰酸根被中和．徹底消除公害，同時(shí)，在工件表面形成一層氧花膜，提高工件的抗蝕性，也提高了工件的性能。 
 
3 氮化工藝簡(jiǎn)介 

對(duì)于鋁型材模具，我們推薦以下氮化工藝藝過程如下： 
裝料一預(yù)熱一氮化一深處理一清洗一拋光上油 

裝料前一般應(yīng)將模具清洗干凈，不能將鐵屑、鋁材等帶入爐內(nèi)。預(yù)熱的時(shí)間一般不宜過長(zhǎng)，控制在20-30分鐘，溫度控制在300～400℃。預(yù)熱完成后，將料筐連同模具吊入氮化爐中，此前，氮化爐中鹽浴應(yīng)充分熔化并攪拌均勻，鹽溫控制在570—580t之間。模具放人后，往氮化鹽浴中通入一定量的空氣，通氣量通常為6～12L／min。模具的保溫溫度為555～565℃之間，保溫時(shí)間為3小時(shí)20分鐘。氮化完成后將模具吊出放入深理爐中處理，深處理爐中鹽浴溫度控制在320340~C之間，模具處理時(shí)間控制在3—10分鐘。于模具溫度較高，模具進(jìn)入深處理爐后，鹽浴溫度會(huì)升高到400℃以上，此時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的氣泡，注意防止鹽浴泡沫溢出。工序完成后，將模具吊深處理爐并吊入水槽中清洗。 

4 注意事項(xiàng) 

在氮化過程中要注意以下幾個(gè)問題：
(1)氯化鹽浴中氰根離子濃度的控制。對(duì)多次氮化處理后，氮化鹽浴中的氰根離子會(huì)降低，我們采用添加調(diào)整鹽的方法來進(jìn)行調(diào)整離子的濃度。調(diào)整鹽添加視氮 
化爐中氮化鹽量的多少及離子濃度的高低來進(jìn)行，經(jīng)驗(yàn)添加量為每次250～500g／(150kg氮化鹽)。必要的時(shí)候可以通過測(cè)定鹽浴中的氰根離子濃度來決定調(diào)整鹽的添加量。
(2)氮化層表面的松散層的控制。對(duì)于表面松散層，可以通過對(duì)氮化爐經(jīng)常撈渣及適當(dāng)調(diào)整氮化爐爐溫及鹽浴溫度等措施來改善模具拋光時(shí)選用金相砂紙來拋光，鋁型材模具經(jīng)過三次氮化后，其硬度，氮化層厚度及氮化層抗剝離能力都達(dá)到了相當(dāng)理想的狀態(tài)氮化成本與環(huán)保問題 

 

5 氮化成本與環(huán)保問題

氮化過程中消耗—定的電能、設(shè)備折舊，廠房折舊，加上添加一定的調(diào)整鹽及消耗的人工等，這些構(gòu)成了氮化的總成本。實(shí)踐證明噸模具的氮化成本非常低。模具經(jīng)過深處理后，模具上殘留的氮化
鹽中的氰根離子被氧化，經(jīng)水清洗后，殘留的鹽完全可以被清洗干凈，清洗水完全符合國(guó)家的排放標(biāo)準(zhǔn)，可直接排放。