低温真空等离子体渗硫技术简介

作者：北京金东方科技发展有限公司

欢迎访问e展厅 展厅 3 热处理设备展厅 退火炉, 渗碳炉, 盐浴炉, 真空炉, 淬火炉, ... （一）摩擦学的意义 摩擦学的研究对于国民经济具有重要意义，世界能源约有一半是以不同形式消耗在克服机械零件摩擦运动上，而摩擦导致的磨损是机械设备失效的主要原因（约占80%）。 自从人类发明了蒸汽机，开始节约能源的重点是提高原动机热循环的效率。但近十多年的历史证明，现在这方面的潜力已经很有限了，现在节约能源的着重点是改善摩擦条件，这样既可以显著地节约原材料和减少动力损耗，还能提高机器的可靠性，延长服役时间，减少维修费用。 根据国际经验，只要花费不大的代价，减少20%的摩擦造成的损失是很容易做到的。国际研究表明，在摩擦学上的投入产出比一般为1：300。 在中国，这方面的工作还是十分紧迫的。调查表明，中国在汽车、拖拉机等产品上的用钢量，用于新产品上的消耗与维修配件上的消耗几乎相等。这对于人均钢铁生产能力尚不能满足国内经济需要的中国是一个很大的浪费。 用油来润滑己有上千年的历史，但直到近年才真正成为一门科学。摩擦学（Tribology）这门新兴科学，日益成为引起国际高度重视的科学前沿。 对于摩擦问题，可大致分这样几个层次。首先是材料问题、热处理问题；其次是表面处理，因为摩擦、磨损与材料表面的性质直接相关；再次是润滑油、添加剂的问题。当然还有设计优化的问题。 合适的表面处理可以使摩擦副之间的摩擦系数减少1/3至1/2，磨损率减少一个量级，可成倍提高工件使用寿命。 在中国工业实际中，摩擦学尚停留在材料与表面处理两个层次之间的状况上，且比较普遍地认为摩擦副表面越硬越好，因此，如渗氮、渗碳、氮化钛涂层、激光表面淬火等，比较容易被人们接受。但事实上，表面硬度过高，反而容易造成摩擦副之间硬凸起之间的划伤，表面易脆裂等负面影响。根据摩擦学理论，摩擦表面的硬度应该与润滑匹配起作用，缺一不可。 渗硫就是增加表面润滑的表面处理技术。也就是说，零件的表面硬度低，基体硬度高，摩擦情况就好，这是因为硬金属基体起承载作用，其屈服强度越高就越可承受较高的载荷，而剪切发生在软质层内，其摩擦系数一般较小，可充分发挥减摩抗磨作用。 （二）低温真空等离子体渗硫技术介绍 低温真空等离子体渗硫技术，是北京金东方科技发展有限公司独立研究发展起来的一项改善金属表面摩擦特性的一项专利技术，利用该技术可使金属摩擦副表面在低温下形成稳定的渗硫层，从而有效减少金属工件的摩擦和磨损，提高机械输出功率和工作效率，延长工件使用寿命，降低用户生产成本，达到节能降耗的目标，该技术已被北京市科委认定为国内领先水平。 与国外采用的电解渗硫技术相比，低温真空等离子体渗硫技术可在低温下实现工件稳定的渗硫工艺过程，具有处理温度低、不改变零件的金相组织和硬度、不改变零件的表面粗糙度和精度。（可处理象油泵油嘴、轴承这样高精度零件）渗硫层薄厚可控而无任何排放无污染等特点。 北京金东方科技发展有限公司经过多年的研究、完善，已完成了低温真空等离子体渗硫技术工业化过程，可适用于各种铁系合金，包括碳素钢、合金钢、工具钢、高速钢、铸铁等的处理。 （三）渗硫层作用机理 渗硫层是一种硫铁化合物，主要为FeS。渗层表面是一层微孔状的化合物，其显微硬度为HV40—100（FeS本身为HV---67）。FeS的晶体结构为密排六方，呈鳞片状，有很低的干摩擦系数。渗硫层与基体的结合是网络渗透方式与金属基体呈参差不齐的锯齿状结合，有很好的结合力。渗硫层的减摩作用机理如下： 1. 多孔渗层可贮存润滑油，容易形成稳定的油膜，使油膜的耐压能力提高2---3倍，阻碍了摩擦副之间的直接接触。即使在供油不足的情况下，微孔中贮存的润滑油也可以有效地防止咬合。 2. 在载荷作用下，软质渗硫层发生塑性变型，大大增加了真实的接触面积，从而降低了摩擦系数。（渗硫后摩擦系数可降低20---40%）有效地减少摩擦热的产生。 3. 硫化亚铁的剪切强度非常低，因此，有很好的抗咬合能力，而且在咬合发生所造成的局部高温作用下，硫可继续向基体扩散，起到固体润滑剂的作用。 总之，渗硫层的存在，可提高承载能力，有良好的降低摩擦系数的特性，并增加可靠性。特别是在缺油、高速度、高载荷、高冲击、高精度等苛刻工况条件下，效果更加显著。 （四）该技术在国内应用情况 由于低温真空等离子体渗硫技术不改变被处理工件的粗糙度、精度、硬度及金相结构，硫离子进入工件表面内形成FeS自润滑层与基体浑然一体，使工件具有减摩抗磨、耐腐蚀、抗咬和、降低噪音的性能，现我公司已将该技术用于轴承、缸套、活塞环、轴瓦、轴、齿轮、量具刀具、油泵油嘴偶件等摩擦副上，提高产品寿命达2--5倍，使之接近国外产品水平。 （五）适用的行业、产品 经几年来摸索实践，我们认为低温真空等离子体渗硫技术是比较全面的，非常适合工业化应用的。可以为社会、为企业带来巨大经济效益。国内目前可适用的行业产品有齿轮及变速箱生产企业、液压泵及零件生产加工企业、柴油发动机及零部件生产企业、油泵油嘴行业、轴承生产行业、工程机械整机及零部件生产企业、农机行业等等。 （六）渗硫在国外工业应用 工业上普遍采用渗硫技术是1974年在法国开始的，至1981年已有法、美、意等国1185家企业采用，1985年日本汽车工业开始应用渗硫技术，用来处理齿轮、液压系统零件、泵的侧板，断路器活塞、汽缸体、凸轮、轴等，99%以上的渗氮、渗碳件都要经渗硫处理。另外，做渗硫处理的尚有铣刀、插齿刀、丝锥、油泵变量头、机床轴、针导槽、冷冲模、活塞等。菲亚特汽车、拖拉机的技术文件中很多零件均标明需要渗硫。韩国大宇重工及相关汽车上的许多零件也指明渗硫处理。 延长汽车及发动机使用寿命的技术关键之一就在于渗硫处理。在中国汽车发动机上的渗硫实验证明，发动机寿命有显著提高。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (1/16/2009)