CN1031573A - 钢铁表面强化处理方法 - Google Patents
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Abstract
一种包含氮碳共渗或渗氮、化学沉积镍基合金的
钢铁表面强化处理方法,通过工艺的合理结合,使处
理后的钢铁零件的耐蚀耐磨性能比已有的处理方法
高4倍以上,适用于各种形状和易变形的钢铁零件表
面处理,工艺简单,成本低廉,有普遍推广应用的前
景。
Description
本发明涉及金属的或用金属的表面多步法化学或物理处理的方法。
为提高钢铁表面耐蚀耐磨性能,常用以下处理方法:
采用低温氮碳共渗热处理后加氧化处理。钢铁零件经低温氮碳共渗热处理后,在零件表面形成一个ε-相白色层。白色层表面存在一个易被腐蚀的疏松层,其厚度取决于处理温度及处理时间,温度越高、时间越长,所形成的疏松层越厚。这一含有疏松层的ε-相白色层在标准盐雾试验条件下,经14~17小时开始出现锈点。当低温氮碳共渗后立即进行氧化处理,则零件表面形成一个氧化物层,可提高零件的耐蚀耐磨性能,在标准盐雾试验条件下,经36~40小时开始出现锈点。但由于疏松层结构特点和氧化工艺的局限性,零件表面“峰谷”状的疏松点依然存在,限制了零件耐蚀耐磨性能的进一步提高。
氮碳共渗-氧化-机械抛光/电解抛光-再氧化的复合处理方法,亦称NQPQ法。经这种复合处理的零件,其ε-相表面的疏松层得到充分消除,表面光洁度大为提高,具有良好的耐蚀耐磨性能,在标准盐雾试验条件下,经过70~80小时才出现锈点。这一复合处理方法的主要缺陷是工艺复杂烦锁,且不适用于处理形状复杂的零件。
化学沉积镍基合金工艺。采用化学沉积法在零件表面沉积一层镍基合金,适用于各种形状的零件,表面镀层厚度均匀,耐蚀性优于奥氏体不锈钢;表面硬度高,若通过适当的热处理,显微硬度可达HV1000左右,具有良好的耐磨性。但是,应用这种工艺镀复钢铁零件,其效果并不理想,原因在于镀层极薄,约为5~10μm,其覆盖密封性有限,腐蚀介质会通过镀层“微孔”腐蚀钢铁零件基体,耐蚀性能提高有限。若增加镀层厚度,如达到20μm,可进一步提高耐蚀性,但零件在交变应力作用下,厚的镀层容易剥落,同时提高处理成本。
本发明的任务在于提供一种工艺简单,耐蚀耐磨性能优异的钢铁表面强化处理方法。
本处理方法采用下列工艺的依次组合:
a、低温氮碳共渗热处理或渗氮;
b、零件表面清洗与活化;
c、化学沉积镍基合金。
基本原理:钢铁零件经过常用的低温氮碳共渗热处理后,表面形成一个ε-相白色层,白色层表面存在一个“峰谷”状疏松层;采用常用的化学沉积法,利用表面存在的峰谷状疏松层,沉积一层能与疏松层紧密结合的镍基合金层;为使化学沉积工艺发挥最佳效果,必须对低温氮碳共渗热处理后的钢铁零件进行清洗与活化。
图1为钢铁零件经本强化处理后的表面形貌图,图中1-基体,2-ε-相层,3-结合层,4-化学沉积层。
上述的氮碳共渗或渗氮技术,包括气体法、盐浴法和离子渗氮法,常用温度为500~690℃。
上述的化学沉积镍基合金,包括化学沉积镍磷合金和化学沉积镍硼合金。沉积最好在酸性镀槽中进行,每1000ml水溶液中含NiCl2或NiSO410~50g,最佳值为20~30g,PH值为4.0~5.0。镀层厚度5~15μm,或根据需要而定。
零件的清洗与活化包括以下步骤:
Ⅰ、用浓度为10~30%的HCl水溶液,在温度为50~70℃下清洗0.5~3分钟;
Ⅱ、清水漂洗;
Ⅲ、用浓度为20%左右的HCl水溶液,在温度为80~90℃下,浸渍3秒钟;
Ⅳ、快速清水漂洗;
Ⅴ、置入PH值为4.0~5.0的酸性化学沉积槽。
本发明的钢铁表面强化处理方法,其优点是:
1、同工艺复杂的NQPQ法比较,耐蚀耐磨性能高4倍以上;同单一的低温氮碳共渗或单一的化学沉积镍基合金工艺比较,能产生意想不到的耐蚀耐磨效果。
2、适用范围广,包括形状复杂和容易变形的零件;
3、操作简便,成本低廉,所含步骤工艺成熟,易推广应用。
实施例1:
工件:20#钢试片。
600℃尿素气体氮碳共渗2小时;
浸入60℃、10%HCl水溶液1分钟→清水漂洗→浸入80℃、20%HCl水溶液4秒钟→清水漂洗→置入镀槽;
镀液:每1000水溶液中含有NiSO427g、次亚磷酸钠20g、醋酸钠10g、柠檬酸三钠10g,温度82℃,PH值4.5,镀复30分钟,镀层厚度5~9μm。
处理后的工件,在标准盐雾条件下,经314小时后出现点蚀,磨擦量1.1。
实施例2:
工件:40Cr钢制造的疏水阀阀座;
590℃下低温氮碳共渗2.5小时;
清洗活化工艺与实施例1相同;
镀液:NiCl222g/l,次亚磷酸钠21g/l,温度85℃,PH值4.5;镀复时间为30分钟,镀复厚度为10~15μm。
处理后的工件,在标准盐雾条件下,经325小时后开始出现点蚀。用普通钢制作为零件,用本方法处理后,可代替不锈钢使用。
各有关对比数据列于表1和表2:
注:1、磨损在销盘式磨损试验机上进行,负荷0.2MPa,磨损距离1400m。
2、渗碳温度930℃,时间2h。
3、氮碳共渗温度600℃,时间2h。
4、离子氮化温度520℃,时间4h。
5、气体氮化温度520℃,时间70h。
Claims (1)
1、一种钢铁表面强化处理方法,包括低温氮碳共渗或渗氮热处理工艺,化学沉积镍基合金工艺,本发明的特征在于采用下列工艺的依次组合:
a、低温氮碳共渗热处理或渗氮;
b、零件表面清洗与活化;
c、化学沉积镍基合金。
Priority Applications (1)
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CN 88102397 CN1015915B (zh) | 1988-04-23 | 1988-04-23 | 钢铁表面强化处理方法 |
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CN 88102397 CN1015915B (zh) | 1988-04-23 | 1988-04-23 | 钢铁表面强化处理方法 |
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CN1031573A true CN1031573A (zh) | 1989-03-08 |
CN1015915B CN1015915B (zh) | 1992-03-18 |
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ID=4832147
Family Applications (1)
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CN 88102397 Expired CN1015915B (zh) | 1988-04-23 | 1988-04-23 | 钢铁表面强化处理方法 |
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CN (1) | CN1015915B (zh) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1312315C (zh) * | 2004-08-11 | 2007-04-25 | 德阳市佳和机电设备有限公司 | 合金轧辊的表面处理方法和制造方法 |
CN101435065B (zh) * | 2007-11-15 | 2010-12-01 | 冯俊杰 | 高速钢模具低温稀土催渗软氮化处理工艺 |
CN109070288A (zh) * | 2016-04-12 | 2018-12-21 | 赛峰飞机发动机公司 | 用于对金属部件进行高温成形的芯体以及制造方法 |
-
1988
- 1988-04-23 CN CN 88102397 patent/CN1015915B/zh not_active Expired
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN109070288A (zh) * | 2016-04-12 | 2018-12-21 | 赛峰飞机发动机公司 | 用于对金属部件进行高温成形的芯体以及制造方法 |
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CN1015915B (zh) | 1992-03-18 |
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