渗氮防腐蚀复合金属精益管制备方法及制备装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及金属精益管制备的技术领域，具体涉及一种渗氮防腐蚀复合金属精益管制备方法，及实施该制备方法的制备装置。
【背景技术】
[0002]市场现有精益管也称为覆塑管，是用带有塑料塑脂涂层的铁基体覆塑而成。由于外层是塑料，耐磨性能差、装饰性能一般，易变色、不环保、强度较差，使用过程中也容易擦伤。
[0003]并且传统的渗氮工艺无法一次性大批量生产具有完整均匀渗层的精益管，当一次性放入过多的铁基体管材到热处理炉中，由于热处理炉内的温度及气体分布不均，导致铁基体管材无法形成完整均匀的渗层，并且热处理炉的气密性不好，在抽真空或者反应过程中，外界空气极易进入到炉中，影响炉内反应环境，直接导致生产出来的精益管渗层不完整、抗蚀性弱、成本高、不能密装，不适合规模化生产。
【发明内容】
[0004]本项发明是针对现行技术不足，提供一种高性能渗氮防腐蚀材料制备方法，使得普通铁基体管材经过处理，具备了精益管的耐腐蚀、高强度、耐磨损、不变色的性能。
[0005]本发明还提供一种实施该制备方法的制备装置。
[0006]本发明为实现上述目的所采用的技术方案是:
[0007]—种渗氮防腐蚀复合金属精益管制备方法，其特征在于，其包括以下步骤:
[0008](I)将铁基体管材进行表面抛光处理，使其达到表面活化的程度；
[0009](2)将铁基体管材排列到密装夹具中，将该密装夹具放入到热处理炉中加温，加温到炉内温度达600?700度时通入氨气和二氧化碳，铁基体管材与氨气进行反应；
[0010]在加温的过程以及反应过程的同时气氛搅拌系统同步工作，使炉内温度及气氛达到均匀；
[0011](3)待步骤(2)中炉内铁基体管材与氨气反应完毕后，关闭管路电磁封闭系统的输送气体管路中的电磁阀，启动抽真空系统，抽走炉内的废气，抽真空完毕后打开路电磁封闭系统的输送气体管路中的电磁阀，输入新的氨气；
[0012](4)不断重复步骤(3)，使炉内铁基体管材与氨气反应时间达3?5小时，使得铁基体管材表面形成完整、均匀的氮扩散层及铁氮合金层；
[0013](5)降低炉内温度至550?580度，降低氨气及二氧化碳流量于炉内管材进行反应，使铁基体管材表面形成致密氧化层；
[0014](6)取出铁基体管材，进行表面抛光，使铁基体管材呈现亮光色表面。
[0015]作为进一步改进，步骤(2)所述热处理炉设有一气体密封环装置，该气体密封环装置设置在热处理炉的上盖与炉体连接处，主动阻止外界空气进入到炉内；
[0016]所述热处理炉中还设有一与气体密封环装置连接的气氛泄露检测系统，该气氛泄露检测系统实时监测气体密封环装置的气密性情况；当气体密封环装置出现泄露，气氛泄露检测系统及时反向补偿气体密封环装置内气体；
[0017]在步骤(2)中，放入密装夹具后进行加热时，同时启动气体密封环装置与气氛泄露检测系统，保证炉内气氛与炉外空气绝对隔绝，直至步骤(5)完成后关闭气体密封环装置与气氛泄露检测系统。
[0018]作为进一步改进，所述的步骤(2)具体还包括以下内容:
[0019]所述气氛搅拌系统包括设置在上盖底部的搅拌风扇；
[0020]在加温的过程中，启动气氛搅拌系统的搅拌风扇，搅拌风扇运动形成的旋流使得热处理炉内壁的加热丝所产生的热气在炉内快速流动并达到均匀状态，每个铁基体管材在相同的炉内气温环境下快速达到设定温度；炉内的氨气及二氧化碳气体在搅拌风扇的旋流作用下快速流动，气体在炉内分布均匀。
[0021]作为进一步改进，其还包括以下步骤:
[0022](7)将步骤(6)表面抛光后的铁基体管材装入密装夹具放入热处理炉加温至180?300度进行反应，得到表面具有不同颜色的铁基体管材。
[0023]作为进一步改进，所述步骤(I)中，其还包括以下内容:去除铁基体管材表面的油污、沙眼。
[0024]—种实施上述渗氮防腐蚀复合金属精益管制备方法的制备装置，设置热处理炉，所述热处理炉内设置一气氛搅拌系统，热处理炉底部连接一抽真空系统，热处理炉上部连接气体输入装置，在该气体输入装置的输气管中设有电磁阀，在该热处理炉的上盖与炉体连接处设置一气体密封环装置，该气体密封环装置主动阻止外界空气进入到炉内；所述气体密封环装置连接一气氛泄露检测系统，该气氛泄露检测系统实时监测气体密封环装置的气密性并及时反向补偿气体密封环装置内气体。
[0025]作为进一步改进，所述气体密封环装置包括一气体密封环，该气体密封环包括上法兰环及下法兰环，上法兰环与热处理炉上盖连接，下法兰环与热处理炉炉体连接，所述上法兰环与下法兰环之间形成一环形气体密封室，所述上法兰环与下法兰环之间还设有环形的胶质密封圈。
[0026]作为进一步改进，所述气体密封环进气开口通入高压保护气体(氨气)，气体密封环出气开口与气氛泄露检测系统连通，所述气体密封环内保护气体压力大于外界大气压力，气体密封环内的环形气体密封室形成正压，气体密封环外形成负压。
[0027]作为进一步改进，所述气氛泄露检测系统包括内罐及与内罐连通的外罐，在内罐与外罐之间填充液体，在外罐侧设有液位观察柱，所述内罐上部与气体密封环出气开口连通。
[0028]作为进一步改进，所述气氛搅拌系统包括一设置在热处理炉上盖底部的搅拌风
Ho
[0029]本发明的有益效果:针对现有精益管在铁基体覆塑，耐磨性差、强度差等，而现有的渗氮工艺无法一次性大批量生产具有完整均匀渗层的精益管，本发明制备方法解决了抗腐蚀氮化管材抗蚀氮化层不完整、不能密装、成本过高的技术难题，制备装置设置的密装夹具以及完善的热处理炉炉内反应环境，具有成本低、适宜规模化生产等特点，大幅提高单炉产量，并且所制备的精益管的渗层完整、抗蚀性强，满足120小时中性盐雾测试要求。
[0030]本发明的制备方法通过高低温混合处理的方法，首先使管材加热到600?700度与氨气进行反应，然后将炉内温度下降至550?580度，并降低炉内氨气及二氧化碳的含量，管材再次与氨气反应，此种高低温混合处理的方法保证了管材扩散层的深度、均匀度和最后关键封闭表面氧化层的致密均匀度，提高抗腐蚀效果。
[0031]本发明的制备装置中，气氛搅拌系统的搅拌风扇使炉内形成旋流，旋流使得炉内气氛及温度达到均匀状态，保证密装夹具中铁基体管材在均匀的气氛及温度环境下与氨气充分反应，形成完整、均匀的氮扩散层、铁氮合金层。
[0032]抽真空系统与管路电磁封闭系统的协同工作，抽真空系统定时抽取炉内反应后的氨废气，以保证新的氨气进入并与管材充分反应；在抽真空时，关闭管路电磁封闭系统的电磁阀，阻止进气管路上其他开关或部件有可能出现的空气在抽真空的作用下流入，保证炉内的气氛完全与空气隔绝。
[0033]气体密封环装置与气氛泄露检测系统协同工作，保证炉内气氛与炉外空气绝对隔绝，并且一旦气体密封环装置发生气体泄漏，气氛泄露检测系统及时反向补偿气体密封环装置内气体，保证炉内的气氛完全与空气隔绝，并能实时观察到气体密封环装置的密封情况。
[0034]本发明制备方法制备的精益管在铁基体管材上由内向外形成4层结构，分别是铁基体层、氮扩散层、铁氮合金层、表面氧化层，该铁氮合金层使精益管拥有优异的抵抗700度氧化气氛，抵抗大气腐蚀的性能，致密均匀的表面氧化层具有优良的耐磨性和机械强度，装饰性也得到一定程度的提高。而且，只有当炉内反应气氛与空气完全隔绝，才能使得精益管形成完整、均匀的氮扩散层、铁氮合金层、表面氧化层，并实现单炉高产量的规模化生产。
[0035]下面结合附图与【具体实施方式】，对本发明进一步详细说明。
【附图说明】
[0036]图1为本实施例的整体结构示意图；
[0037]图2为图1中气氛搅拌系统的俯视结构示意图；
[0038]图3为气体密封环装置与气氛泄露检测系统的结构原理图；
[0039]图4为气体密封环截面结构示意图。
[0040]图中：1.热处理炉，11.上盖，2.气氛搅拌系统，21.搅拌风扇，3.抽真空系统，
4.气体输入装置，41.电磁阀，5.气体密封环装置，51.气体密封环，52.上法兰环，53.下法兰环，54.环形气体密封室，55.胶质密封圈，6.气氛泄露检测系统，61.内罐，62.外罐，63.观察柱。
【具体实施方式】
[0041]实施例，参见图1?4，本实施例提供的渗氮防腐蚀复合金属精益管制备方法，其包括以下步骤：
[0042](1)将铁基体管材进行表面抛光处理，使其达到表面活化的程度；并去除铁基体管材表面的油污、沙眼；
[0043](2)将铁基体管材排列到密装夹具中，将该密装夹具放入到热处理炉1中加温，加温到炉内温度达600?700度时通入氨气和二氧化碳，铁基体管材与氨气进行反应；
[0044]在加温的过程以及反应过程的同时气氛搅拌系统2设置在上盖11底部的搅拌风扇21同步工作；具体地、在加温的过程中，启动气氛搅拌系统2的搅拌风扇21，搅拌风扇21运动形成的旋流使得热处理炉I内壁的加热丝所产生的热气在炉内快速流动并达到均匀状态，每个铁基体管材在相同的炉内气温环境下快速达到设定温度；通入氨气和二氧化碳后，炉内的氨气及二氧化碳气体在搅拌风扇21的旋流作用下快速流动，气体在炉内均匀地分布到密装夹具内的每个铁基体管材四周；
[0045](3)待步骤(2)中炉内铁基体管材与氨气反应完毕后，关闭管路电磁封闭系统的输送气体管路中的电磁阀41，启动抽真空系统3，抽走炉内的废气，抽真空完毕后打开路电磁封闭系统的输送气体管路中的电磁阀41，输入新的氨气；
[0046](4)不断重复步骤(3)，使炉内铁基体管材与氨气反应时间达3?5小时，使得铁基体管材表面形成完整、均匀的氮扩散层及铁氮合金层；
[0047](5)降低炉内温度至550?580度，降低氨气及二氧化碳流量于炉内管材进行反应，使铁基体管材表面形成致密氧化层；
[0048](6)取出铁基体管材，进行表面抛