CN103014603B - 一种稀土氧化物改性qpq技术及其在水压传动元件上的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于金属表面改性技术领域,具体涉及一种QPQ技术提高金属表面性能的方法;本发明还涉及该方法在水压传动元件上的应用。该方法主要包括以下步骤:1)对工件表面清洗,去除工件表面油污和杂质;2)在氮化盐基盐内加入稀土氧化物CeO2,升温到一定温度后保温,待彻底熔化后继续升温到所需温度;3)将工件浸入氮化盐进行氮化处理;4)将工件浸入熔化后的氧化盐内进行氧化处理。采用该工艺处理的工件可以获得比常规QPQ复合处理工艺更厚的化合物层,通过该方法处理的45钢水压传动元件,可大幅度延长使用寿命,降低生产成本。<!--1-->
Description
技术领域
本发明属于金属表面改性技术领域,具体涉及一种添加稀土氧化物提高金属表面性能的QPQ技术;本发明还涉及该技术在水压传动元件上的应用。
背景技术
QPQ盐浴复合处理技术是近年来新发展起来的渗氮+氧化处理技术,实际上是一种盐浴复合处理技术,其主体技术是盐浴渗氮或盐浴氮碳共渗,然后再加上一道氧化工序。QPQ复合处理技术是由盐浴渗氮技术演变而来。QPQ盐浴复合处理技术是一种可以同时大幅度提高金属表面的耐磨性、耐蚀性,而工件几乎不变形的新的金属表面强化改性技术。
在以水为工作介质的液压传动中,需要液压元件同时具备较高的耐磨性和耐蚀性。目前常用的水压元件的材料有:耐蚀合金、工程塑料、陶瓷及其涂层材料等,这些材料多存在着价格昂贵、加工工艺复杂或者工作条件要求较高的问题,因此需要寻求一种价格低廉的材料来代替传统的水压传动元件材料。45钢是所有钢材中价格相对便宜的钢材,但其耐磨性、耐蚀性都不能满足水压传动元件的工作需求,需要对其进行表面改性。目前,表面改性方法较多,如离子氮化、表面喷涂和QPQ盐浴复合处理技术等,这些表面改性方法各有优缺点,离子氮化虽然具有较厚的渗层,但离子渗氮处理成本高,因此价格比较贵;不同形状、尺寸和材料的零件混合装炉进行渗氮处理时,很难使工件温度均匀一致;对形状不规则而难以放置的零件、深孔件及某些不需要渗氮的部位需要设计专用夹具和保护装置。
QPQ盐浴复合处理技术则具有变形小、处理时间短,节能效果显著的优点。但传统的QPQ处理技术具有渗层较薄,不能满足即承受摩擦磨损又需要具有良好耐蚀性的工件的需求。尽管提高渗氮温度和保温时间能在一定程度上增加渗层厚度,但却会使渗层变得疏松,反而不利于提高其耐磨、耐蚀性。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的缺陷,提供一种具有渗速快、渗层深的金属表面改性方法和该方法在水压传动元件上的应用,从而得到一种价格低廉,性能优异的水压传动元件。本发明的工艺流程为:工件表面预处理→稀土盐浴氮化→盐浴氧化。
实现本发明目的的技术方案是:一种提高金属构件表面性能的方法;该方法包括以下步骤:
(1)将工件表面依次用320#~1200#的SiC砂纸磨平,再用Cr2O抛光粉抛光至镜面;
(2)用无水乙醇或丙酮对工件进行5min以上的超声波清洗,去除工件表面油污和杂质;
(3)将工件放入电阻炉内进行预氧化;
(4)在氮化盐内加入1~5%的稀土氧化物;
(5)将氮化炉升温至一定温度进行保温,待氮化炉内氮化盐充分熔化后,升温至氮化所需温度;
(6)将工件浸入氮化炉内,氮化温度达到规定温度后开始计时,保温至规定时间后取出;
(7)浸入氧化炉进行表面盐浴氧化处理;
(8)氧化结束后,将工件取出后水冷。
上述技术方案,所述的预氧化温度为350℃,预氧化时间为30~40min。
上述技术方案,在氮化盐内加入的稀土氧化物为CeO2。
上述技术方案,盐浴渗氮温度为540~580℃,渗氮时间为1~4h。
上述技术方案,所述的渗氮温度为560℃,渗氮时间为2.5h。
上述技术方案,盐浴氧化温度为400~450℃,氧化时间为20~60min。
上述技术方案,所述的盐浴氧化温度为430℃,氧化时间为40min。
本发明还提供一种上述方法在水压传动元件上的应用,所述传动元件由45钢材料制成,并通过如权利要求1~7任一项权利要求所述的方法进行了表面处理。
上述技术方案,所述传动元件表面具有一定厚度的渗层,所述渗层由位于最表面的氧化层和位于次表面的化合物层组成。
上述技术方案,所述氧化层厚度为3~5μm,所述化合物层厚度为12~15μm。
采用上述技术方案后,本发明具有以下积极的效果:
(1)本发明工艺将工件抛光至镜面,可使渗氮后表面渗层更均匀,与基体结合更牢固,不易脱落,提高渗层质量;
(2)工件盐浴渗氮前先进行预氧化,预氧化能使工件表面产生轻度氧化表面形成微孔,人为的增加了表面缺陷,使工件表面形成更多的悬键,位错露头,台阶等,从而产生更多的活化中心,增加活性氮原子的吸附机率和吸附量,进一步加快渗氮过程,同样渗氮时间下增加渗层厚度;
(3)本发明工艺在氮化盐内加入1%~5%的稀土氧化物CeO2。活性稀土原子增大了渗剂反应速度,可以使氮化盐产生更多的氮原子和碳原子,使表面扩散渗入的氮原子和碳原子通量增大;其次,大尺寸稀土原子渗入时,会造成晶格畸变,利于氮原子和碳原子的跃迁,并优先在这些畸变区聚集,从而提高了渗层的碳、氮原子浓度;高的碳、氮原子浓度梯度的出现,促进了碳、氮原子的扩散,从而提高了渗速,减少QPQ盐浴复合处理时间,达到节能环保的目的;
(4)本发明渗氮时,工件完全浸在液体盐中,可对工件进行全方位渗氮,且渗层均匀;
(5)本发明水压传动元件采用45钢材料制成,表面通过本发明的QPQ盐浴复合处理技术进行处理,各项使用性能即可达到服役要求,可替代不锈钢等耐蚀、难加工材料,大大节约生产成本。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解,下面根据具体实施例并结合附图,对本发明作进一步详细的说明,其中
图1为经过QPQ稀土催渗处理的45钢表面形貌;
图2为传统QPQ处理后的45钢表面形貌;
图3为经过不同处理后的45钢截面硬度曲线图;
图4为经过不同处理后的45钢表面磨损失重;
图5为经过不同处理后的45钢在热水中出现锈斑的时间。
图中1、氧化层;2、化合物层。
具体实施方式
(实施例1)
实现本发明目的的技术方案是:一种QPQ技术提高金属表面性能的方法;该方法包括以下步骤:
(1)将工件表面依次用320#~1200#的SiC砂纸磨平,再用Cr2O抛光粉抛光至镜面;
(2)用无水乙醇或丙酮对工件进行5min以上的超声波清洗,去除工件表面油污和杂质;
(3)将工件放入电阻炉内进行预氧化;
(4)在氮化盐内加入1~5%的CeO2稀土氧化物;
(5)将氮化炉升温至一定温度进行保温,待氮化炉内氮化盐充分熔化后,升温至氮化所需温度,一般渗氮温度为540~580℃;
(6)将工件浸入氮化炉内,氮化温度达到规定温度后开始计时,保温至规定时间后取出,渗氮时间可为1~4h;
(7)浸入氧化炉进行表面盐浴氧化处理,盐浴氧化温度为400~450℃,氧化时间为20~60min。
(8)氧化结束后,将工件取出后水冷。
优选地,所述的预氧化温度为350℃,预氧化时间为30~40min,温度太低,预氧化效果明显,温度太高,形成的氧化膜过厚,反而会阻碍活性氮原子的渗入。
优选地,当渗氮温度为560℃,渗氮时间为2.5h时,可得到致密、均匀的渗氮层。渗氮温度过高或时间过长,渗氮层则变的疏松,耐磨性和耐蚀性反而会下降;同样,氧化温度过高,氧化时间过长也都不利于耐蚀、耐磨性的提高,当氧化温度为430℃,氧化时间为40min时,效果最佳。
本发明还提供一种上述方法在在水压传动元件上的应用,该传动元件由45钢材料制成,并经上述方法进行了QPQ盐浴复合处理。经处理后的传动元件表面具有一定厚度的渗层,渗层由位于最表面的氧化层1和位于次表面的化合物层2组成,氧化层1厚度为3~5μm,化合物层2厚度为12~15μm。该方法处理后的45钢水压传动元件在热水中具有良好的耐蚀性。
本发明在优选的工艺参数下加稀土催渗QPQ处理和传统未加稀土催渗QPQ处理后的45钢水压传动元件进行了金相组织分析,见图1和图2,图1为经过加稀土催渗QPQ处理后的表面形貌,图2为经过传统QPQ处理后的表面形貌。比较图1和图2可以发现,经过处理后的元件表面后产生了一层致密的化合物层2(白亮层),且在化合物层2外表面还有一层厚度约几微米的氧化层1。其中,经过稀土催渗QPQ处理后45钢传动元件表面渗层厚度明显高于未经稀土催渗QPQ处理后的渗层。这说明,稀土的加入对QPQ处理起到了良好的催渗作用。
图3是经过不同处理后的45钢截面硬度曲线图。从图中可以看出,经过处理后的试样,表面硬度明显提高,比原始试样的表面硬度提高3倍以上,且硬度曲线比较平缓。比较QPQ和QPQ稀土催渗试样截面硬度曲线的差别可以得出,经过QPQ稀土催渗处理后的45钢传动元件表面硬度明显高于经过QPQ处理后的表面硬度,而且经过QPQ催渗处理后的45钢传动元件的硬度梯度更为平缓,这可以使45钢传动元件表面渗层和基体结合更紧密,并提高其表面耐磨性。
图4是为处理后的水压传动元件制成的试样磨损失重图,从图中可以看出,未经处理的试样磨损失重最多。经过QPQ稀土催渗处理后的45钢试样表面失重最小。其中,经过QPQ稀土催渗处理后45钢表面耐磨性比未经处理的45钢表面耐磨性提高10倍左右,比经过常规QPQ处理后的45钢表面耐磨性提高2倍左右。
图5是经不同处理后的45钢试样在在90℃热水中生锈的时间。从图中可以看出,未经处理的45钢在热水中浸泡10min左右就开始生锈,以至于在图中无法看清,经过QPQ处理后的45钢在水中开始生锈的时间则远高于未经处理的45钢试样。而经过QPQ稀土催渗的45钢试样在热水中开始生锈的时间进一步增加,与304不锈钢在热水中开始生锈的时间相当。这说明稀土的加入对45钢表面耐蚀性也发挥着积极的作用。
通过以上实验数据说明,经稀土催渗的QPQ处理在相同渗氮时间内可大大提高渗层厚度,渗层均匀、无疏松,具有优异的耐磨性和耐蚀性,由此可选用价廉的45钢制造水压传动元件,并通过稀土催渗的QPQ处理技术对其进行表面处理,从而得到较厚的渗层,满足其所需的耐磨性和耐蚀性要求,从而显著降低水压传动元件成本。
以上所述的具体实施例,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施例而已,并不用于限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种QPQ技术提高金属表面性能的方法;其特征在于:该方法包括以下步骤:
(1)将工件表面依次用320#~1200#的SiC砂纸磨平,再用Cr2O抛光粉抛光至镜面;
(2)用无水乙醇或丙酮对工件进行5min以上的超声波清洗,去除工件表面油污和杂质;
(3)将工件放入电阻炉内进行预氧化,预氧化温度为350℃,预氧化时间为30~40min;
(4)在氮化盐内加入1~5%的CeO2;
(5)将氮化炉升温至一定温度进行保温,待氮化炉内氮化盐充分熔化后,升温至氮化所需温度;
(6)将工件浸入氮化炉内,氮化温度达到规定温度后开始计时,保温至规定时间后取出;所述的渗氮温度为560℃,渗氮时间为2.5h
(7)浸入氧化炉进行表面盐浴氧化处理,盐浴氧化温度为400~450℃,氧化时间为20~60min;
(8)氧化结束后,将工件取出后水冷;
所述工件材质为45钢材料。
2.根据权利要求1所述的QPQ技术提高金属表面性能的方法,其特征在于:所述的盐浴氧化温度为430℃,氧化时间为40min。
3.一种QPQ技术在水压传动元件上的应用,其特征在于:所述传动元件由45钢材料制成,并通过如权利要求1~2任一项所述的方法进行了表面处理;所述传动元件表面具有一定厚度的复合渗层,所述渗层由位于最表面的氧化层(1)和位于次表面的化合物层(2)组成。
4.根据权利要求3所述的QPQ技术在水压传动元件上的应用,其特征在于:所述氧化层(1)厚度为3~5μm,所述化合物层(2)厚度为12~15μm。
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Families Citing this family (5)
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Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Non-Patent Citations (3)
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45钢QPQ处理后的性能;周黎等;《江南大学学报(自然科学版)》;20121031;第11卷(第5期);第562页左栏第13-23行,表1 * |
QPQ复合盐浴处理中渗氮温度对35钢渗层形貌和表面性能的影响;沈志远等;《常州大学学报(自然科学版)》;20120930;第24卷(第3期);第2页左栏第3段,第2页右栏第2段,图1 * |
稀土对模具钢QPQ渗层组织和性能的影响;熊光耀等;《材料热处理技术》;20100228;第39卷(第4期);第118页左栏第3段、最后一段、表1,第119页左栏第1-2段 * |
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