CN101812668A

CN101812668A - 一种快速制备spcc冷轧钢表面耐磨蚀陶瓷涂层的方法

Info

Publication number: CN101812668A
Application number: CN 201010151777
Authority: CN
Inventors: 郦剑; 罗来马; 陈海波
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhejiang University ZJU
Priority date: 2010-04-20
Filing date: 2010-04-20
Publication date: 2010-08-25

Abstract

本发明公开了一种快速制备SPCC冷轧钢表面耐磨蚀陶瓷涂层的方法，该方法首先将SPCC冷轧钢进行表面清洗，去除基体表面的氧化皮和油脂等污秽；然后把工件放入轰击炉内，进行离子加热过程，处理完毕后，电动启盖，快速取出轰击炉内高温工件，空冷或油冷，获得耐磨蚀陶瓷涂层。X射线衍射结果表明，该涂层含有Fe₃O₄、Fe₂O₃、Fe₂C、Fe₃C、ε和γ相；涂层与基底的结合强度高，涂层硬度为HV400～550；与未处理的SPCC冷轧钢板相比，涂层具有良好的耐磨性；与304、430型两种不锈钢烟雾试验对比，SPCC钢板表面涂层后，中性盐雾试验持续400～450小时未见腐蚀斑点，具有良好的耐大气腐蚀性，远优于未处理SPCC冷轧钢板和304不锈钢。

Description

一种快速制备SPCC冷轧钢表面耐磨蚀陶瓷涂层的方法

技术领域

本发明涉及一种快速制备SPCC冷轧钢制品表面耐磨蚀陶瓷涂层技术，特别地，涉及一种用程控电脉冲型多功能离子轰击炉快速制备SPCC冷轧钢表面耐磨蚀陶瓷涂层的方法。

背景技术

SPCC冷轧钢广泛应用于在工程结构和制造业各个领域，如汽车摩托车制造业、家电制造业、IT产品制造业、五金产品制造业、武器制造业、仪器仪表制造业、电气产品、家具日用品制造业等等。因为冷轧钢属于亚共析钢，具有良好的加工工艺性能，具体用途可根据设计要求制造各种结构件和机器零部件，具有高生产率；通过淬火回火，可以获得所需的服役性能。但是，为了提高工件的耐磨性、耐腐蚀性、抗咬合性和减摩性，通常选择适当的后续表面化学处理，以提高服役性能、使用寿命和外观要求。

制造过程中常采用渗碳、氮化、软氮化、渗金属、热浸铝及其合金、热浸锌及其合金、电镀锌、电镀铬、化学镀、磷化、发黑、搪瓷等等方法以改善上述一项或二项性能要求。但是，上述方法对SPCC冷轧钢制件表面使用性能的提高对于某些工况服役条件还是不够，如软氮化低碳钢表面硬度一般不超过HV300，对于一些耐腐蚀性和耐磨性要求较高的零件，仍然不能满足服役寿命要求；而且有些处理方法处理周期较长，如渗碳、碳氮共渗和氮化等处理；电镀硬铬可以获得制件的表面硬度和耐磨性，但是伴生环境保护要求。因此，采用特殊的表面处理提高SPCC冷轧钢制件的表面耐磨和耐腐性性能显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种制备SPCC冷轧钢表面耐磨蚀陶瓷涂层的方法。

本发明的技术方案如下：一种快速制备SPCC冷轧钢表面耐磨蚀陶瓷涂层的方法，包括以下步骤：

(1)处理前，将SPCC冷轧钢进行表面清洗，去除基体表面的氧化皮和油脂等污秽；

(2)把预处理好的工件放入轰击炉内，进行离子加热过程，处理温度范围为350～550℃；轰击炉压保持在50～600Pa，涂层时间为30～180分钟；离子轰击处理所用气源材料为工业液氨、工业用氧或气态碳氢化合物；

(3)处理完毕后，电动启盖，快速取出轰击炉内高温工件，空冷或油冷，获得耐磨蚀陶瓷涂层。

进一步地，所述步骤(2)中，所述气态碳氢化合物为液化天然气、甲烷、丙烷、乙炔、一氧化碳等。

本发明的有益效果是：应用本发明的方法，可获得表面耐磨蚀陶瓷涂层，外观色泽分别为黑色(油冷)或为灰白色(空冷)；X射线衍射结果表明，涂层含有Fe₃O₄、Fe₂O₃、Fe₂C、Fe₃C、ε和γ相；涂层与基底的结合强度高，涂层硬度为HV400～550；与未处理的SPCC冷轧钢板相比，涂层具有良好的耐磨性；与304、430型两种不锈钢烟雾试验对比，SPCC钢板表面涂层后，中性盐雾试验持续400～450小时未见腐蚀斑点，具有良好的耐大气腐蚀性，远优于未处理SPCC冷轧钢板(0.5小时出现腐蚀斑点)和304不锈钢(6小时出现腐蚀斑点)。

附图说明

图1为本发明实施例SPCC板材表面耐磨耐腐蚀陶瓷涂层截面的金相图；

图2为本发明实施例的SPCC板材表面耐磨蚀陶瓷涂层晶体结构X射线衍射谱

具体实施方式

下面根据附图和实施例详细说明本发明，本发明的目的和效果将变得更加明显。

本发明处理对象为SPCC冷轧钢，符合日本国家标准(JIS)的SPCC、SPCD、SPCE等牌号，符合德国国家标准(DIN)的st12、st14、st14-T、st15等牌号，符合俄罗斯国家标准(ΓOCT)的08、10、CT.1К∏、CT.2К∏-3、CT.3К∏-4等牌号。

处理前进行表面清洗，去除基体表面的氧化皮和油脂等污秽；把预处理好的工件放入专用料筐，然后用电动旋升启闭盖装置启开负载盖头，用机械手系统把工件和料筐运动至炉内，用电动启闭盖装置闭盖，进行离子加热过程，处理温度范围为350～550℃；轰击炉压保持在50～600Pa，涂层时间为30～180分钟；离子轰击处理所用气源材料为工业液氨、工业用氧、气态碳氢化合物(液化天然气、甲烷、丙烷、乙炔、一氧化碳等)；处理完毕后，电动启盖和机械手系统运作快速抓出轰击炉内高温工件与工装，空冷或油冷，获得耐磨蚀陶瓷涂层，外观分别为灰白色和黑色。

实施例1：采用涂层设备为程控电脉冲型多功能离子轰击炉(实用新型专利专利号：ZL 022 51500.3)

1、涂层基体钢材为SPCC冷轧钢，符合日本国家标准(JIS)的SPCC、SPCD、SPCE等牌号，符合德国国家标准(DIN)的st12、st14、st14-T、st15等牌号，符合俄罗斯国家标准(ΓOCT)的08、10、CT.1К∏、CT.2К∏-3、CT.3К∏-4等牌号；

2、处理前进行表面清洗，去除基体表面的氧化物和油脂等污秽；

3、把预处理好的工件放入专用料筐→用电动旋升启闭盖装置启开负载盖头→用机械手系统把工件和料筐运动至炉内→用电动启闭盖装置闭盖→离子加热过程，处理温度范围为350～500℃；

4、轰击炉压保持在50～400Pa，涂层时间为120分钟；

5、离子轰击处理所用气源材料为工业液氨、工业用氧、气态碳氢化合物(液化天然气、甲烷、丙烷、乙炔、一氧化碳等)；

6、处理完毕后，随炉冷却至120℃后出炉，获得耐磨蚀陶瓷涂层，外观为灰白色。

本实施方式形成的耐磨蚀陶瓷涂层硬度为HV480；X射线衍射结果表明，涂层含有Fe₃O₄、Fe₂O₃、Fe₂C、Fe₃C、ε和γ相；涂层与基底的结合强度高；与未处理的SPCC冷轧钢板相比，涂层具有良好的耐磨性；与304、430型两种不锈钢烟雾试验对比，SPCC钢板表面涂层后，中性盐雾试验持续400小时未见腐蚀斑点，具有良好的耐大气腐蚀性，远优于未处理SPCC冷轧钢板(0.5小时出现腐蚀斑点)和304不锈钢(6小时出现腐蚀斑点)。

实施例2：采用涂层设备为程控电脉冲型多功能离子轰击炉(实用新型专利专利号：ZL 02251500.3)

3、把预处理好的工件放入专用料筐→用电动旋升启闭盖装置启开负载盖头→用机械手系统把工件和料筐运动至炉内→用电动启闭盖装置闭盖→离子加热过程，处理温度范围为450～550℃；

4、轰击炉压保持在300～600Pa，涂层时间为180分钟；

6-1、增加第二段离子氧化(发黑)工艺，通氨通氧30min后出炉，获得耐磨蚀陶瓷涂层、外观为黑色。

6-2、增加第二段蒸汽发黑工艺后出炉，获得耐磨蚀陶瓷涂层、外观为黑色。

6-3、处理完毕后，电动启盖和机械手系统运作快速抓出轰击炉内高温工件

与工装，放入油冷淬火槽冷却，获得耐磨蚀陶瓷涂层，外观为黑色。

本实施方式形成的耐磨蚀陶瓷涂层硬度为HV550；X射线衍射结果表明，涂层含有Fe₃O₄、Fe₂O₃、Fe₂C、Fe₃C、ε和γ相；涂层与基底的结合强度高；与未处理的SPCC冷轧钢板相比，涂层具有良好的耐磨性；与304、430型两种不锈钢烟雾试验对比，SPCC钢板表面涂层后，中性盐雾试验持续450小时未见腐蚀斑点，具有良好的耐大气腐蚀性，远优于未处理SPCC冷轧钢板(0.5小时出现腐蚀斑点)和304不锈钢(6小时出现腐蚀斑点)。

上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims

1.一种快速制备SPCC冷轧钢表面耐磨蚀陶瓷涂层的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)处理前，将SPCC冷轧钢进行表面清洗，去除基体表面的氧化皮和油脂等污秽。

(2)把预处理好的工件放入轰击炉内，进行离子加热过程，处理温度范围为350～550℃；轰击炉压保持在50～600Pa，涂层时间为30～180分钟；离子轰击处理所用气源材料为工业液氨、工业用氧或气态碳氢化合物。

2.根据权利要求1所述快速制备SPCC冷轧钢表面耐磨蚀陶瓷涂层的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述气态碳氢化合物为液化天然气、甲烷、丙烷、乙炔、一氧化碳等。