CN103276345B - 一种应用于汽车零部件金属表面qpq盐浴复合强化改性高新技术 - Google Patents

Abstract

本发明一种应用于汽车零部件金属表面QPQ盐浴复合强化改性高新技术，它涉及一种全新的金属表面强化改性技术，它的处理工艺为：装卡→脱脂→漂洗→氮化→氧化→去盐→干燥。本发明具有深层催渗效果，在工件表面形成具有足够深度和一定硬度的高质量渗层，并能更大的改善其性能。

Description

一种应用于汽车零部件金属表面QPQ盐浴复合强化改性高新技术

技术领域：

本发明一种应用于汽车零部件金属表面QPQ盐浴复合强化改性高新技术，它涉及一种全新的金属表面强化改性技术，它的处理工艺为：装卡→脱脂→漂洗→氮化→氧化→去盐→干燥。本发明具有深层催渗效果，在工件表面形成具有足够深度和一定硬度的高质量渗层，并能更大的改善其性能。

背景技术：

本发明技术包括化合物层深度在15um以上的盐浴或气体的渗氮，或碳氮共渗及其随后的盐浴或气体的氧化工序，中间还有抛光工序。用该工艺对金属进行处理不需要喷涂任何防护材料，并且工艺简单，成本低廉，节能环保无公害，工作环境清洁，外观美观等特点。该技术做到了原材料无毒不污染环境，各项环保指标经环保部门测定均达到国家标准，同时使金属表面的耐磨性、抗腐蚀性及力学性能硬度强度都有更大幅度的提高。

现有的普通QPQ技术在应用方面有很大的局限性，其原因就是化合物层深度太浅，不能承受重负荷，不能承受高速负荷，不能承受较大的磨损。如果把化合物层深度成倍的提高，渗层的耐磨性也会得到相应的提高。新QPQ技术可以用于比普通QPQ技术更大负荷、更高速度、磨损量更大的零件。普通QPQ处理的零件不能承受磨削，但新QPQ处理的零件可以承受磨削，因此新QPQ更可以用于高精度精密零件。

新QPQ盐浴复合处理技术的特点是：1、具有良好的耐磨性、耐疲劳性能。大量生产应用及试验证明，新QPQ技术可以提高工具和模具寿命5倍以上。严格的滚动和滑动磨损试验说明45钢、400Cr钢经新QPQ盐浴复合处理后，其耐磨性比高频淬火高15倍以上，比20钢渗碳淬火高10倍以上，比镀硬铬和离子渗氮高3倍以上。调质的45钢，经新QPQ处理后其疲劳强度提高40％，最高可提高100％；2、极好的抗蚀性。45钢经新QPQ处理以后，在大气和盐雾试验中的抗蚀性比发黑高70倍以上，比镀铬高16倍以上，比1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢还高5倍。新QPQ技术为使廉价的碳钢代替不锈钢开辟了广阔的发展前景；3、极小的变形。新QPQ盐浴复合处理以后，工件的尺寸和形状几乎无变化。因此该技术可以用来解决常规热处理无法解决的硬化变形难题。

现有的普通QPQ虽耐蚀性很好，但新QPQ把化合物层深度成倍的加深，耐蚀性也得到相应的提高，因为在QPQ技术中耐蚀性的提高完全依耐化合物层。

目前很多与国外有关的产品都要求极高的耐蚀性，普通QPQ技术已经很难满足要求。例如现在很多涉外产品中性盐雾试验的耐蚀性要求达到300h以上，这是普通QPQ技术无法达到的，采用新QPQ技术完全可以达到该指标。

新QPQ技术具有更广泛的应用前景，首先是原来有很多产品想采用QPQ技术，但因其渗层太薄而不能采用，现在新QPQ技术可以在这方面扩大应用规模；其次是现有采用普通QPQ技术的产品，如果采用新QPQ技术会大幅度提高产品的耐磨性、耐蚀性和疲劳强度，延长产品的使用寿命，因此在提高产品质量方面有较大市场。30um以上的化合物层可以承受某些精密磨削，这样新QPQ技术可以扩大在很多高精度产品的应用方面会有非常广泛、非常重要的用途。总之，新QPQ技术的潜在市场是十分巨大的。新QPQ盐浴复合热处理技术在军工领域同样具有广泛的应用前景。

发明内容：

本发明的目的是提供QPQ全新的金属盐浴复合表面强化改性技术，它具有深层催渗效果，在工件表面形成具有足够深度和一定硬度的高质量深层，并能极大改善其性能，满足金属盐浴氮化的技术要求，进一步改善氮化工件的表面性能，从而降低能耗，提高效率和效益，能够提高金属表面的硬度、强度、冲击性能，耐磨性和耐腐蚀性，延长产品的使用寿命各方面均有显著的效果，广泛应用到汽车、摩托车、纺织机械、轻化工机械、工程机械、农业机械、塑料机械、石油机械、仪器仪表、船舶、雷达、枪械、机床、齿轮、刀具、工具、模具、五金、液压件、钣金件等行业中，能大幅度提高生 产效率，提高产品质量，简化工艺流程，缩短生产周期，减少生产成本，增加社会效益。

本发明新QPQ技术适应材料范围是，适应于各种薄板钣金件、结构钢、刀具钢、工具钢、模具钢、耐热不锈钢、纯铁、铸铁及各种铁基粉末冶金件。

本发明新QPQ技术替代工艺是，可以大量替代高频淬火、渗碳淬火、镀硬铬和离子渗氮。作为抗蚀技术，可以替代镀铬、镀镍、镀锌、磷化等技术。也可以作为高级发黑技术应用。

为了解决背景技术所存在的问题，本发明采用以下技术方案，它的处理工艺为：装卡→脱脂→漂洗→氮化→氧化→去盐→干燥。

具体实施方式：

所述的清洗剂脱脂是把待氮化的工件放置在盛金属清洗剂的容器中，再逐件用棉纱将待氮化的工件表面的油污和账物擦洗干净，最后将粘在工件表面的棉纱清除干净。作用：5#清洗剂有较强的脱脂和去污能力，并很容易漂洗掉，不容易残留在工件表面上。

所述的清水漂洗是将待氮化的工件放置在清洗槽中，再用清水漂洗2次。作用：在清洗剂中清洗后，必须在清水中彻底漂洗，以防工件表面残留清洗剂。

所述的预热是将坩埚放入空气炉中进行预热，预热温度为300℃～400℃，预热时间为20～30min。作用：1)烤干工件表面从清洗槽中带出来的水分，以免带水工件直接进入氮化盐浴时发生溅射现象；2)防止冷工件直接吊入氮化炉时使盐浴温度下降太多。一般以工件进入氮化炉以后炉温下降不超过40℃为好，并在20min分钟以内恢复到指定炉温；3)可使工件经处理以后外观更均匀一致，不产生表面缺陷。

所述的氮化是先将经过清洗、除锈的坩埚吊入电炉中，然后将控温电偶紧靠坩埚壁插入坩埚内，控温仪表定在600℃，然后开始升温化盐。再将基盐加入坩埚中，加到坩埚深度的1/2。然后盖上炉盖，开动通风系统，待坩埚下部的盐开始熔化并下沉以后，继续加入适量基盐，使基盐浴面始终保持在大体相同的高度，直到最后全部熔化成液体，盐浴面上升到距离坩埚上部边缘150mm时，停止加盐。当氰酸根低于要求值32％时，应向氮化盐浴中加入调整盐4kg，以提高氰酸根含量到35％。基盐全部熔化后，在500～550℃空气炉运行4h，然后投入使用。氮化温度为500℃～600℃，氮化时间为180～240min。作用：1)在工件表面形成足够深度的致密的化合物层和相应深度的扩散层。大幅度提高金属表面耐磨性、耐蚀性及耐疲劳性能；2)基盐用于填满投产最初阶段空的氮化炉坩埚，在正常生产以后作为盐浴消耗补充，用来升高盐浴面；3)调整盐是在盐浴中氰酸根下降时，加入氮化炉中用来升高氰酸根的含量。

所述的氧化是先将清洁无锈的坩埚吊入电炉中，仪表定温在220℃， 热电偶紧靠坩埚壁。然后将氧化盐加入坩埚中，加到坩埚高度的1/2，然后通电熔化。第一次加入的盐全部熔化以后再逐渐加入氧化盐，每次加入适宜数量，边熔化，边加入，直到液面升高到距离坩埚上部边缘200mm为止。盐浴面达到要求的高度以后，保温220℃，使水分大量挥发，直到液面不再有气泡产生完全平静为止。然后盐浴温度再升温10～20℃......，如此循环，直到温度升到370℃。氧化温度为350℃～370℃，氧化时间为15～20min。作用：1)把工件从氮化炉带出来的氮化盐中的氰根彻底分解，消除公害；2)在工件表面形成黑色的氧化膜，增加工件的防锈能力，并且还有美化工件外观的作用；3)可使化合物层氧化，增加化合物层中的含氧量，使其钝化，大幅度提高耐蚀性。

所述的冷水洗去盐是工件从氧化炉出来后在空气中预冷，直到工件表面的盐液都开始冷凝，再将工件送入冷水中清洗。作用：使工件的温度逐渐下降并在冷水中把工件表面的氧化盐溶解掉。

所述的干燥是工件经冷水清洗以后再放入热水槽中，保温10～15min，再在空气中冷却，工件迅速干燥。作用：保证工件是干燥的，并加快工件干燥速度，缩短生产周期。避免工件干燥后表面上粘浮粒状物影响工件外观质量。

所述的抛光是工件经过干燥后，选用抛光材料，放入抛光设备中运行20～30min即可。作用：工件抛光以后，外观效果更加好。工件经过抛光后，工件的表面变得更加致密具有一定的粗糙度能力。

Claims (8)

1.一种QPQ高新技术，其特征在于它的处理工艺为：装卡→脱脂→漂洗→氮化→氧化→去盐→干燥；

所述的氮化是先将经过清洗、除锈的坩埚吊入电炉中，然后将控温电偶紧靠坩埚壁插入坩埚内，控温仪表定在650℃，然后开始升温化盐；再将基盐加入坩埚中，加到坩埚深度的2/3；然后盖上炉盖，开动通风系统，待坩埚下部的盐开始熔化并下沉以后，继续加入适量基盐，使基盐浴面始终保持在大体相同的高度，直到最后全部熔化成液体，盐浴面上升到距离坩埚上部边缘150mm时，停止加盐；当氰酸根低于要求值32％时，应向氮化盐浴中加入调整盐3～4kg，以提高氰酸根含量到35％；基盐全部熔化后，在500℃～600℃空气炉运行3h，然后投入使用；氮化温度为600℃～650℃，氮化时间为30～180min。

2.根据权利要求1所述的QPQ高新技术，其特征在于所述的脱脂是把待氮化的工件放置在盛金属5#清洗剂的容器中，再逐件用棉纱将待氮化的工件表面的油污和脏物擦洗干净，最后将粘在工件表面的棉纱清除干净。

3.根据权利要求1所述的QPQ高新技术，其特征在于所述的漂洗是将待氮化的工件放置在清洗槽中，再用清水漂洗1次。

4.根据权利要求1所述的QPQ高新技术，其特征在于所述的预热是将坩埚放入井式空气炉中进行预热，预热温度为200℃～300℃，预热时间为5～10min。

5.根据权利要求1所述的QPQ高新技术，其特征在于所述的氧化是先将清洁无锈的坩埚吊入电炉中，仪表定温在200℃，热电偶紧靠坩埚壁。然后将氧化盐加入坩埚中，加到坩埚高度的1/2，然后通电熔化。第一次加入的盐全部熔化以后再逐渐加入氧化盐，每次加入适宜数量，边熔化，边加入，直到液面升高到距离坩埚上部边缘200mm为止。盐浴面达到要求的高度以后，保温200℃，使水分大量挥发，直到液面不再有气泡产生完全平静为止。然后盐浴温度再升温10～20℃……，如此循环，直到温度升到370℃。氧化温度为350℃～370℃，氧化时间为15～20min。

6.根据权利要求1所述的QPQ高新技术，其特征在于所述的去盐是工件从氧化炉出来后在空气中预冷，直到工件表面的盐液都开始冷凝，再将工件送入冷水中清洗。

7.根据权利要求1所述的QPQ高新技术，其特征在于所述的干燥是工件经冷水清洗以后再放入热水槽中，保温15～20min，再在空气中冷却，工件迅速干燥。

8.根据权利要求1所述的QPQ高新技术，其特征在于所述的抛光是工件经过干燥后，选用抛光材料，放入抛光设备中运行20～30min即可。