一種鑄鐵件表面脫碳裝置及其脫碳工藝的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種鑄鐵件表面脫碳裝置及其脫碳工藝，屬機械加工技術領域。
【背景技術】
[0002]軸承的背襯材料通常采用銅、鋼或鑄鐵，銅強度低、價格貴、成本高，鋼則裝拆困難、吸震性差，鑄鐵雖無這些缺陷，但它含碳量高，其表面的石墨碳元素又無法清除，造成鑄鐵與軸承合金的結合性能差，目前是采取開燕尾槽的方法來加強基體與合金的結合力，其實這種結合方式的疲勞強度是很低的，消耗的錫基合金量也大，合金耐磨層厚度一般都大于10mm，故散熱條件差，這就使得鑄鐵軸承背襯的使用受到限制。
【發明內容】
[0003]為了解決上述問題，本發明提供了一種結構簡單，使用方便，可徹底清除鑄鐵件表面石墨碳元素，提高了鑄鐵件與軸承合金的結合力的鑄鐵件表面脫碳裝置及其脫碳工藝。
[0004]本發明的技術方案是:一種鑄鐵件表面脫碳裝置及其脫碳工藝，該裝置包括換向開關、輔助電極、工件支架、熔鹽、電解槽和加熱爐，換向開關上觸點上聯有直流電源，下觸點分別與輔助電極和工件支架相聯，加熱爐內設有電解槽，電解槽內設有熔鹽，熔鹽內設有輔助電極和與工件支架相聯的鑄鐵件，其中，所述輔助電極位于電解槽的中心位置，所述工件支架是導電體并位于輔助電極的四周，其中，所述熔鹽的成分為NaOH和NaNO3, NaOH和似勵3的比例為2.2:1。
[0005]本發明的另一目的是提供使用上述鑄鐵件表面脫碳裝置的脫碳工藝，具體包括以下工藝為:
先按設計要求加工好鑄鐵件并將其與工件支架固接，然后給加熱爐加熱，電解槽內溫度上升，其溫度控制在330?400°C之間，此時合上換向開關，在鑄鐵件和輔助電極間加上直流電壓后熔鹽離子化，先把鑄鐵件作為陰極，還原析出的鈉把鑄鐵件表面的氧化鐵還原為鐵粉，并與鑄鐵件分離而沉于電解槽底；20?30分鐘后，換向開關換向，鑄鐵件變為陽極，陽極產生的氧原子與其表面的碳反應，生成二氧化碳逸出熔鹽表面，在脫碳的同時，陽極產生的氧原子也與鑄鐵件表面的鐵反應生成新的氧化鐵；又10?15分鐘后，換向開關再次換向，鑄鐵件又作為陰極而除去其表面的氧化鐵，整個電解脫碳過程中，鑄鐵件表面經過了陰極處理一陽極處理一陰極處理。
[0006]本發明的有益效果是:可徹底清除鑄鐵件表面石墨碳元素，提高了鑄鐵件與軸承合金的結合力。
【附圖說明】
[0007]圖1為本發明電解脫碳裝置示意圖。
【具體實施方式】
[0008]以下結合附圖對本發明作進一步詳細地描述:參照附圖1可知，一種鑄鐵件表面脫碳裝置及其脫碳工藝，一種鑄鐵件表面脫碳裝置及其脫碳工藝，一種鑄鐵件表面脫碳裝置，包括換向開關1、輔助電極2、工件支架3、熔鹽5、電解槽6和加熱爐7，換向開關I上觸點上聯有直流電源，下觸點分別與輔助電極2和工件支架3相聯，加熱爐7內設有電解槽6，電解槽6內設有熔鹽5，熔鹽5內設有輔助電極2和與工件支架3相聯的鑄鐵件4，其中，所述輔助電極2位于電解槽6的中心位置，所述工件支架3是導電體并位于輔助電極2的四周，所述熔鹽(5)的主要成份是NaOH和NaNO3;使用這個裝置進行鑄鐵件表面脫碳工藝，具體包括以下步驟:
步驟一:先按設計要求加工好鑄鐵件4并將其與工件支架3固接，然后啟動加熱爐7進行加熱，使電解槽6內溫度上升，加熱至330?400°C之間，此時合上換向開關1，在鑄鐵件4和輔助電極2間加上直流電壓后熔鹽5離子化，先把鑄鐵件4作為陰極，還原析出的鈉把鑄鐵件4表面的氧化鐵還原為鐵粉，并與鑄鐵件4分離而沉于電解槽6的底部；
步驟二:反應20?30分鐘后，調節換向開關I換向，使鑄鐵件4變為陽極，陽極產生的氧原子與鑄鐵件4表面的碳反應，生成二氧化碳逸出熔鹽5表面，在脫碳的同時，陽極產生的氧原子也與鑄鐵件4表面的鐵反應生成新的氧化鐵；
步驟三:反應10?15分鐘后，調節換向開關I再次換向，鑄鐵件4又作為陰極而除去其表面的氧化鐵，整個電解脫碳過程中，鑄鐵件4表面經過了陰極處理一陽極處理一陰極處理；
以上三步驟的電解過程可用以下化學反應方程式表達得更加詳盡直觀:
在鑄鐵件4和輔助電極2間加上直流電壓后熔鹽5離子化:
NaOH=Na+ +OH-； NaNO 3=Na+ +NO3 ；
電解時在陰極上發生Na+的電化學“還原”過程:
Na+ +e=Na ；
電解時在陽極上OH' NO3-氧化而析出O 2:
40r-4e=02 +2H20 ； 2N(V_2e= 02+2N02；
當把鑄鐵件4作為陰極時，還原析出的Na把鑄鐵件4表面的氧化鐵還原為鐵粉，并與鑄鐵件4分離而沉于電解槽6底:
2yNa+Fex0y=xFe+yNa20;
由于NaOH電解反應不斷有水生成，所以陽極上析出的Na會與電解質中的水作用而析出仏:
2Na+2H30=2Na0H+H2 ? ;
另外，H2O也可以在陰極上還原:
2Η20+2θ=Η2+20Γ;
析出的活性氫還可以還原鑄鐵件4表面上的氧化物:
FexOy+yH2=xFe+yH20;
當把鑄鐵件4作為陽極時，陽極產生的O2立即與鑄鐵件4表面的碳在高溫下發生氧化反應:
C+ O2=CO2 ? ;
從而達到了除去鑄鐵件4表面的碳的目的，但在除去鑄鐵件4表面的碳的同時，陽極產生的O2也與鑄鐵件4表面的Fe發生氧化反應:
2xFe+y02=2Fex0y;
因此，在除去鑄鐵件4表面的碳的同時，鑄鐵件4表面還會生成新的氧化物，所以在脫碳后還要進行一次陽極處理，除去鑄鐵件4表面的氧化物，這樣
在整個電解脫碳過程中，鑄鐵件4表面經過了陰極處理一陽極處理一陰極處理。
[0009]鐵粉，并與鑄鐵件4分離而沉于電解槽6底:
2yNa+Fex0y=xFe+yNa20;
由于NaOH電解反應不斷有水生成，所以陽極上析出的Na會與電解質中的水作用而析出仏:
2Na+2H30=2Na0H+H2 ? ;
另外，H2O也可以在陰極上還原:
2Η20+2θ=Η2+20Γ;
析出的活性氫還可以還原鑄鐵件4表面上的氧化物:
FexOy+yH2=xFe+yH20;
當把鑄鐵件4作為陽極時，陽極產生的O2立即與鑄鐵件4表面的碳在高溫下發生氧化反應:
C+ O2=CO2 ? ;
從而達到了除去鑄鐵件4表面的碳的目的，但在除去鑄鐵件4表面的碳的同時，陽極產生的O2也與鑄鐵件4表面的Fe發生氧化反應:
2xFe+y02=2Fex0y;
因此，在除去鑄鐵件4表面的碳的同時，鑄鐵件4表面還會生成新的氧化物，所以在脫碳后還要進行一次陽極處理，除去鑄鐵件4表面的氧化物，這樣
在整個電解脫碳過程中，，鑄鐵件4表面經過了陰極處理一陽極處理一陰極處理。
【主權項】
1.一種鑄鐵件表面脫碳裝置，包括換向開關(1)、輔助電極(2)、工件支架(3)、熔鹽(5)、電解槽(6)和加熱爐(7)，其特征在于:換向開關(I)上觸點上聯有直流電源，下觸點分別與輔助電極(2 )和工件支架(3 )相聯，加熱爐(7 )內設有電解槽(6 )，電解槽(6 )內設有熔鹽(5)，熔鹽(5)內設有輔助電極(2)和與工件支架(3)相聯的鑄鐵件(4)，其中，所述輔助電極(2)位于電解槽(6)的中心位置，所述工件支架(3)是導電體并位于輔助電極(2)的四周。
2.一種使用如權利要求1所述鑄鐵件表面脫碳裝置進行鑄鐵件表面脫碳工藝，其特征在于，具體包括以下步驟: 步驟一:先按設計要求加工好鑄鐵件(4)，將鑄鐵件(4)與工件支架(3)固接，置于電解槽的熔鹽(4)中，然后啟動加熱爐(7)進行加熱，使電解槽(6)內溫度上升，控制溫度在330?400°C之間，此時合上換向開關(I)，在鑄鐵件(4)和輔助電極(2 )間加上直流電壓后使熔鹽(5)離子化，此時鑄鐵件(4)作為陰極，還原析出的Na把鑄鐵件(4)表面的氧化鐵還原為鐵粉，并與鑄鐵件(4)分離而沉于電解槽(6)的底部； 步驟二:20?30分鐘后，調節換向開關(I)換向，使鑄鐵件(4)變為陽極，陽極產生的氧原子與鑄鐵件(4)表面的碳反應，生成二氧化碳逸出熔鹽(5)表面，在脫碳的同時，陽極產生的氧原子與鑄鐵件(4)表面的鐵反應生成新的氧化鐵； 步驟三:10?15分鐘后，調節換向開關(I)再次換向，再使鑄鐵件(4)作為陰極而除去其表面的氧化鐵，整個電解脫碳過程中，鑄鐵件(4 )表面經過了陰極處理一陽極處理一陰極處理，即完成鑄鐵件(4)表面脫碳。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述熔鹽的成分為NaOH和NaNO3NaOH和似勵3的比例為2.2:1。
【專利摘要】本發明公開一種鑄鐵件表面脫碳裝置及其脫碳工藝。其技術方案是：該裝置包括換向開關、輔助電極、工件支架、熔鹽、電解槽和加熱爐，換向開關上觸點上聯有直流電源，下觸點分別與輔助電極和工件支架相聯，加熱爐內設有電解槽，電解槽內設有熔鹽，熔鹽內設有輔助電極和與工件支架相聯的鑄鐵件，加熱爐加熱后，電解槽內溫度上升，合上換向開關，在鑄鐵件和輔助電極間加上直流電壓后熔鹽離子化，鑄鐵件表面的氧化鐵還原為鐵粉沉于電解槽底，碳與氧原子反應生成二氧化碳逸出熔鹽表面，換向開關經過兩次換向后，鑄鐵件表面經過陰極處理→陽極處理→陰極處理。其效果是：清除了鑄鐵件表面石墨碳元素，提高了鑄鐵件與軸承合金的結合力。
【IPC分類】C25F7-00
【公開號】CN104831341
【申請號】CN201510190452
【發明人】黃初皓
【申請人】江西銅業股份有限公司
【公開日】2015年8月12日
【申請日】2015年4月21日