CN104087896A - 跌落式熔断器钢件表面渗锌合金处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及跌落式熔断器钢件表面渗锌合金处理方法，可有效解决在避免不影响工件表面质量和公差的基础上，且能提高产品的使用寿命的问题，方法是，清除待加工件表面的锈斑、油污、杂质；将工件放入装有复合金属锌粉的加热炉内加热；将工件从加热炉内倒出，用高压水冲洗掉工件表面的残余粉料；然后将工件浸入硫酸的酸性池内，作为阳极，酸性池内置有阴极铁板，酸性池内通入直流电，将工件表面上的锌离子电解出，置换到阴极铁板上；再将工件置入铬酸池内钝化去除工件表面铁化物，甩出工件上的溶液，烘干，即成，本发明方法简单，易操作，产品质量好，使用寿命长，有效克服了现有镀锌技术上存在的缺陷，具有很强的使用价值。
Description
技术领域
本发明属于电力行业户外开关钢件表面处理技术，特别是一种跌落式熔断器钢件表面渗锌合金处理方法。
背景技术
电气行业行业都知道高压户外熔断器使用寿命不低于20年，产品除了高性能外还要有足够的机械强度，现熔断器保证机械性能的主要材质是钢件（热镀锌）、不锈钢两种，最长用的是钢件表面热镀锌处理。公知的对工件热镀锌的方法是：工件→碱性除油→酸性除锈磷化→敷多种合金粉→装炉加温渗透固化→出炉→硝酸出光→铬酸钝化→成品。由于合金粉和工艺步骤及条件上存在的问题，上述方法处理的钢铁制件虽然防锈能力有所提高，但是盐雾试验也只能达到两百小时（即实际防腐五年左右）远达不到20年的防腐要求。尤其是：一、合金粉的组成不合理，工件在热镀过程中液体金属和金属粉涂覆在工件表层，影响了工件外形的公差尺寸，工件侵入锌池的时间长短和锌池温度很难控制一样，处理出来工件的表面镀层的厚度是不一样的，这样很难保证产品的外形尺寸，影响产品装配工作；二、工件处理后需要挂架晾干，工件表面会出现留痕和锌渣，是处理不掉的，严重影响表面质量和后期装配。
因此，需要对处理方法上进行改进和创新，在避免不影响工件表面质量和公差的基础上，且能提高产品的使用寿命已经是一个急需解决的技术问题。
发明内容
针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明之目的就是提供一种跌落式熔断器钢件表面渗锌合金处理方法，可有效解决在避免不影响工件表面质量和公差的基础上，且能提高产品的使用寿命的问题。
本发明解决的技术方案是，由以下步骤实现：
（1）、对工件喷砂除锈、除油：在工件表面喷一层0.4毫米的石英砂颗粒，搓磨清除待加工件表面的锈斑、油污、杂质；
（2）、在加热炉内放入复合金属锌粉，所述的复合金属锌粉由重量百分比计的：碳（C）0.2-0.5%、硼（B）0.5-0.8%、硅（Si）8-12%、铬（Cr）10-14%、镍（Ni）0.08-0.12%、锰（Mn）2.5-3.5%、铝（Al）0.2-0.4%、铁（Fe）19-22%、锌（Zn）45-55%、锡（Sn）1.2-1.8%和氯化铵（NH4Cl）0.9-1.1%组成，粉碎成过80-120目筛的复合粉；
（3）、对工件表面加温渗透固化：将工件放入装有复合金属锌粉的加热炉内，密封，在340-380℃温度下加热85-95分钟，对工件表面加温渗透固化；
（4）、出炉：将复合金属锌粉与工件一起从加热炉内倒出，用筛网筛去已对工件表面加温渗透固化后余下的复合金属锌粉，使工件与余下的复合金属锌粉分开；
（5）、冲洗：对于表面加温渗透固化的工件用高压水冲洗工件表面，冲洗掉工件表面的残余粉料；
（6）、抛光：对已冲洗的工件浸入硫酸（H2SO4）的酸性池内，作为阳极，酸性池内置有阴极铁板，酸性池内通入电压20V，电流1500A的直流电，将工件表面上的锌离子电解出，置换到阴极铁板上，使工件表面坚固、光亮；
（7）、钝化：将抛光后的工件置入铬酸（H2CrO4）池内，在室温下钝化25-35秒，去除工件表面铁化物，再放入离心机内甩出工件上的溶液；
（8）、烘干：离心后的工件置入烘干房内，在175-185℃下循环烘干25-35分钟，即成。
本发明方法简单，易操作，产品质量好，使用寿命长，有效克服了现有镀锌技术上存在的缺陷，具有很强的使用价值。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明的具体实施方式作详细说明。
本发明在具体实施中可由以下实施例给出。
实施例1
本发明在具体实施中，由以下步骤实现：
（1）、对工件喷砂除锈、除油：在工件表面喷一层0.4毫米的石英砂颗粒，搓磨清除待加工件表面的锈斑、油污、杂质；
（2）、在加热炉内放入复合金属锌粉，所述的复合金属锌粉由重量百分比计的：碳0.4%、硼0.7%、硅10%、铬12%、镍0.1%、锰3%、铝0.3%、铁21%、锌50%、锡1.5%和氯化铵1%组成，粉碎成过80-120目筛的复合粉；
（3）、对工件表面加温渗透固化：将工件放入装有复合金属锌粉的加热炉内，密封，在350℃温度下加热90分钟，对工件表面加温渗透固化；
（4）、出炉：将复合金属锌粉与工件一起从加热炉内倒出，用筛网筛去已对工件表面加温渗透固化后余下的复合金属锌粉，使工件与余下的复合金属锌粉分开；
（5）、冲洗：对于表面加温渗透固化的工件用高压水冲洗工件表面，冲洗掉工件表面的残余粉料；
（6）、抛光：对已冲洗的工件浸入硫酸的酸性池内，作为阳极，酸性池内置有阴极铁板，酸性池内通入电压20V，电流1500A的直流电，将工件表面上的锌离子电解出，置换到阴极铁板上，使工件表面坚固、光亮；
（7）、钝化：将抛光后的工件置入铬酸池内，在室温下钝化30秒，去除工件表面铁化物，再放入离心机内甩出工件上的溶液；
（8）、烘干：离心后的工件置入烘干房内，在180℃下循环烘干30分钟，即成。
实施例2
本发明在具体实施中，还可由以下步骤实现：
（1）、对工件喷砂除锈、除油：在工件表面喷一层0.4毫米的石英砂颗粒，搓磨清除待加工件表面的锈斑、油污、杂质；
（2）、在加热炉内放入复合金属锌粉，所述的复合金属锌粉由重量百分比计的：碳0.35-0.45%、硼0.6-0.75%、硅9-11%、铬11-13%、镍0.09-0.11%、锰2.8-3.2%、铝0.25-0.35%、铁20-21.5%、锌48-51%、锡1.3-1.6%和氯化铵0.95-1.05%组成，粉碎成过80-120目筛的复合粉；
（3）、对工件表面加温渗透固化：将工件放入装有复合金属锌粉的加热炉内，密封，在350-370℃温度下加热88-93分钟，对工件表面加温渗透固化；
（4）、出炉：将复合金属锌粉与工件一起从加热炉内倒出，用筛网筛去已对工件表面加温渗透固化后余下的复合金属锌粉，使工件与余下的复合金属锌粉分开；
（5）、冲洗：对于表面加温渗透固化的工件用高压水冲洗工件表面，冲洗掉工件表面的残余粉料；
（6）、抛光：对已冲洗的工件浸入硫酸（H2SO4）的酸性池内，作为阳极，酸性池内置有阴极铁板，酸性池内通入电压20V，电流1500A的直流电，将工件表面上的锌离子电解出，置换到阴极铁板上，使工件表面坚固、光亮；
（7）、钝化：将抛光后的工件置入铬酸（H2CrO4）池内，在室温下钝化28-33秒，去除工件表面铁化物，再放入离心机内甩出工件上的溶液；
（8）、烘干：离心后的工件置入烘干房内，在178-183℃下循环烘干28-33分钟，即成。
实施例3
本发明在具体实施中，还可由以下步骤实现：
（1）、对工件喷砂除锈、除油：在工件表面喷一层0.4毫米的石英砂颗粒，搓磨清除待加工件表面的锈斑、油污、杂质；
（2）、在加热炉内放入复合金属锌粉，所述的复合金属锌粉由重量百分比计的：碳0.3%、硼0.8%、硅9%、铬14%、镍0.09%、锰3.5%、铝0.2%、铁22%、锌47.41%、锡1.8%和氯化铵0.9%组成，粉碎成过100目筛的复合粉；
（3）、对工件表面加温渗透固化：将工件放入装有复合金属锌粉的加热炉内，密封，在340℃温度下加热95分钟，对工件表面加温渗透固化；
（4）、出炉：将复合金属锌粉与工件一起从加热炉内倒出，用筛网筛去已对工件表面加温渗透固化后余下的复合金属锌粉，使工件与余下的复合金属锌粉分开；
（5）、冲洗：对于表面加温渗透固化的工件用高压水冲洗工件表面，冲洗掉工件表面的残余粉料；
（6）、抛光：对已冲洗的工件浸入硫酸（H2SO4）的酸性池内，作为阳极，酸性池内置有阴极铁板，酸性池内通入电压20V，电流1500A的直流电，将工件表面上的锌离子电解出，置换到阴极铁板上，使工件表面坚固、光亮；
（7）、钝化：将抛光后的工件置入铬酸（H2CrO4）池内，在室温下钝化35秒，去除工件表面铁化物，再放入离心机内甩出工件上的溶液；
（8）、烘干：离心后的工件置入烘干房内，在175℃下循环烘干35分钟，即成。
实施例4
本发明在具体实施中，还可由以下步骤实现：
（1）、对工件喷砂除锈、除油：在工件表面喷一层0.4毫米的石英砂颗粒，搓磨清除待加工件表面的锈斑、油污、杂质；
（2）、在加热炉内放入复合金属锌粉，所述的复合金属锌粉由重量百分比计的：碳0.5%、硼0.5%、硅12%、铬10%、镍0.12%、锰2.5%、铝0.4%、铁19%、锌52.68%、锡1.2%和氯化铵1.1%组成，粉碎成过80-120目筛的复合粉；
（3）、对工件表面加温渗透固化：将工件放入装有复合金属锌粉的加热炉内，密封，在380℃温度下加热85分钟，对工件表面加温渗透固化；
（4）、出炉：将复合金属锌粉与工件一起从加热炉内倒出，用筛网筛去已对工件表面加温渗透固化后余下的复合金属锌粉，使工件与余下的复合金属锌粉分开；
（5）、冲洗：对于表面加温渗透固化的工件用高压水冲洗工件表面，冲洗掉工件表面的残余粉料；
（6）、抛光：对已冲洗的工件浸入硫酸（H2SO4）的酸性池内，作为阳极，酸性池内置有阴极铁板，酸性池内通入电压20V，电流1500A的直流电，将工件表面上的锌离子电解出，置换到阴极铁板上，使工件表面坚固、光亮；
（7）、钝化：将抛光后的工件置入铬酸（H2CrO4）池内，在室温下钝化25秒，去除工件表面铁化物，再放入离心机内甩出工件上的溶液；
（8）、烘干：离心后的工件置入烘干房内，在185℃下循环烘干25分钟，即成。
本发明组方合理，制备工艺和工艺条件先进，易操作，产品质量好，使用寿命长，有效克服了现有技术中存在的：工件在热镀过程中液体金属和金属粉涂覆在工件表层，影响了工件外形的公差尺寸，工件侵入锌池的时间长短和锌池温度很难控制一样，处理出来工件的表面镀层的厚度是不一样的，这样很难保证产品的外形尺寸，影响产品装配工作；工件处理后需要挂架晾干，工件表面会出现留痕和锌渣，是处理不掉的，严重影响表面质量和后期装配。并经有关试验取得了很好的有益技术效果，其效果之好超出预期，有关试验资料如下：
1、在氯化钠水溶液中腐蚀试验结果
| 表面处理类型 | 热镀锌 | 电镀锌 | 本发明 |
| 表面硬度（HV） | ＜70 | 119 | 200-450 |
| 磨良宽度/mm | 0.923 | 1.07 | 0.628 |
2、抗热水腐蚀试验结果
3、表面硬度与耐磨性试验结果
| 处理方法 | 腐蚀速度/[g/(m3·h)] | 腐蚀深度/μm |
| 本发明产品 | 0.023 | 9.6 |
| 热镀锌 | 0.0358 | 15.1 |
| 电镀锌 | 0.036 | 15.2 |
4、本发明与热镀锌、电镀锌结合力评级比较表
| 表面处理类型 | 热镀锌 | 电镀锌 | 本发明镀锌 |
| 评级 | 3 | 4 | 1 |
测防腐值：1.盐雾试验600小时超出热镀锌3倍；2、楔负载：标准值12500，检测值140073；
3、抗拉强度：标准值800，检测值892；4、硬度：标准值：22-32 检测值27.0。
经上述可看出：1、多元素金属层同种工件厚度比较均匀，厚度波动一般小于10υm。与热镀锌相比厚度均匀，热镀锌的表层厚度波动大，有时相差50υm；
2、多元合金表面呈银白、银灰色、表面无结溜，比较光滑，粗糙度与工件处理前差别不大；
3、合金层厚度80υm的用硫酸铜溶液侵8次，均超过GB3694-81国家标准规定；
4、锤击实验表明，多元素合金层与基体结合比较牢固。锤击试验后，多元素合金层不削离，不凸起；
5、使用寿命长，在户外使用寿命可达到20年以上，经济和社会效益巨大。
Claims (5)
1.一种跌落式熔断器钢件表面渗锌合金处理方法，其特征在于，由以下步骤实现：
（1）、对工件喷砂除锈、除油：在工件表面喷一层0.4毫米的石英砂颗粒，搓磨清除待加工件表面的锈斑、油污、杂质；
（2）、在加热炉内放入复合金属锌粉，所述的复合金属锌粉由重量百分比计的：碳0.2-0.5%、硼0.5-0.8%、硅8-12%、铬10-14%、镍0.08-0.12%、锰2.5-3.5%、铝0.2-0.4%、铁19-22%、锌45-55%、锡1.2-1.8%和氯化铵0.9-1.1%组成，粉碎成过80-120目筛的复合粉；
（3）、对工件表面加温渗透固化：将工件放入装有复合金属锌粉的加热炉内，密封，在340-380℃温度下加热85-95分钟，对工件表面加温渗透固化；
（4）、出炉：将复合金属锌粉与工件一起从加热炉内倒出，用筛网筛去已对工件表面加温渗透固化后余下的复合金属锌粉，使工件与余下的复合金属锌粉分开；
（5）、冲洗：对于表面加温渗透固化的工件用高压水冲洗工件表面，冲洗掉工件表面的残余粉料；
（6）、抛光：对已冲洗的工件浸入硫酸的酸性池内，作为阳极，酸性池内置有阴极铁板，酸性池内通入电压20V，电流1500A的直流电，将工件表面上的锌离子电解出，置换到阴极铁板上，使工件表面坚固、光亮；
（7）、钝化：将抛光后的工件置入铬酸池内，在室温下钝化25-35秒，去除工件表面铁化物，再放入离心机内甩出工件上的溶液；
（8）、烘干：离心后的工件置入烘干房内，在175-185℃下循环烘干25-35分钟，即成。
2.根据权利要求1所述的跌落式熔断器钢件表面渗锌合金处理方法，其特征在于，由以下步骤实现：
（1）、对工件喷砂除锈、除油：在工件表面喷一层0.4毫米的石英砂颗粒，搓磨清除待加工件表面的锈斑、油污、杂质；
（2）、在加热炉内放入复合金属锌粉，所述的复合金属锌粉由重量百分比计的：碳0.4%、硼0.7%、硅10%、铬12%、镍0.1%、锰3%、铝0.3%、铁21%、锌50%、锡1.5%和氯化铵1%组成，粉碎成过80-120目筛的复合粉；
（3）、对工件表面加温渗透固化：将工件放入装有复合金属锌粉的加热炉内，密封，在350℃温度下加热90分钟，对工件表面加温渗透固化；
（4）、出炉：将复合金属锌粉与工件一起从加热炉内倒出，用筛网筛去已对工件表面加温渗透固化后余下的复合金属锌粉，使工件与余下的复合金属锌粉分开；
（5）、冲洗：对于表面加温渗透固化的工件用高压水冲洗工件表面，冲洗掉工件表面的残余粉料；
（6）、抛光：对已冲洗的工件浸入硫酸的酸性池内，作为阳极，酸性池内置有阴极铁板，酸性池内通入电压20V，电流1500A的直流电，将工件表面上的锌离子电解出，置换到阴极铁板上，使工件表面坚固、光亮；
（7）、钝化：将抛光后的工件置入铬酸池内，在室温下钝化30秒，去除工件表面铁化物，再放入离心机内甩出工件上的溶液；
（8）、烘干：离心后的工件置入烘干房内，在180℃下循环烘干30分钟，即成。
3.根据权利要求1所述的跌落式熔断器钢件表面渗锌合金处理方法，其特征在于，由以下步骤实现：
（1）、对工件喷砂除锈、除油：在工件表面喷一层0.4毫米的石英砂颗粒，搓磨清除待加工件表面的锈斑、油污、杂质；
（2）、在加热炉内放入复合金属锌粉，所述的复合金属锌粉由重量百分比计的：碳0.35-0.45%、硼0.6-0.75%、硅9-11%、铬11-13%、镍0.09-0.11%、锰2.8-3.2%、铝0.25-0.35%、铁20-21.5%、锌48-51%、锡1.3-1.6%和氯化铵0.95-1.05%组成，粉碎成过80-120目筛的复合粉；
（3）、对工件表面加温渗透固化：将工件放入装有复合金属锌粉的加热炉内，密封，在350-370℃温度下加热88-93分钟，对工件表面加温渗透固化；
（4）、出炉：将复合金属锌粉与工件一起从加热炉内倒出，用筛网筛去已对工件表面加温渗透固化后余下的复合金属锌粉，使工件与余下的复合金属锌粉分开；
（5）、冲洗：对于表面加温渗透固化的工件用高压水冲洗工件表面，冲洗掉工件表面的残余粉料；
（6）、抛光：对已冲洗的工件浸入硫酸的酸性池内，作为阳极，酸性池内置有阴极铁板，酸性池内通入电压20V，电流1500A的直流电，将工件表面上的锌离子电解出，置换到阴极铁板上，使工件表面坚固、光亮；
（7）、钝化：将抛光后的工件置入铬酸池内，在室温下钝化28-33秒，去除工件表面铁化物，再放入离心机内甩出工件上的溶液；
（8）、烘干：离心后的工件置入烘干房内，在178-183℃下循环烘干28-33分钟，即成。
4.根据权利要求1所述的跌落式熔断器钢件表面渗锌合金处理方法，其特征在于，由以下步骤实现：
（1）、对工件喷砂除锈、除油：在工件表面喷一层0.4毫米的石英砂颗粒，搓磨清除待加工件表面的锈斑、油污、杂质；
（2）、在加热炉内放入复合金属锌粉，所述的复合金属锌粉由重量百分比计的：碳0.3%、硼0.8%、硅9%、铬14%、镍0.09%、锰3.5%、铝0.2%、铁22%、锌47.41%、锡1.8%和氯化铵0.9%组成，粉碎成过100目筛的复合粉；
（3）、对工件表面加温渗透固化：将工件放入装有复合金属锌粉的加热炉内，密封，在340℃温度下加热95分钟，对工件表面加温渗透固化；
（4）、出炉：将复合金属锌粉与工件一起从加热炉内倒出，用筛网筛去已对工件表面加温渗透固化后余下的复合金属锌粉，使工件与余下的复合金属锌粉分开；
（5）、冲洗：对于表面加温渗透固化的工件用高压水冲洗工件表面，冲洗掉工件表面的残余粉料；
（6）、抛光：对已冲洗的工件浸入硫酸的酸性池内，作为阳极，酸性池内置有阴极铁板，酸性池内通入电压20V，电流1500A的直流电，将工件表面上的锌离子电解出，置换到阴极铁板上，使工件表面坚固、光亮；
（7）、钝化：将抛光后的工件置入铬酸池内，在室温下钝化35秒，去除工件表面铁化物，再放入离心机内甩出工件上的溶液；
（8）、烘干：离心后的工件置入烘干房内，在175℃下循环烘干35分钟，即成。
5.根据权利要求1所述的跌落式熔断器钢件表面渗锌合金处理方法，其特征在于，由以下步骤实现：
（1）、对工件喷砂除锈、除油：在工件表面喷一层0.4毫米的石英砂颗粒，搓磨清除待加工件表面的锈斑、油污、杂质；
（2）、在加热炉内放入复合金属锌粉，所述的复合金属锌粉由重量百分比计的：碳0.5%、硼0.5%、硅12%、铬10%、镍0.12%、锰2.5%、铝0.4%、铁19%、锌52.68%、锡1.2%和氯化铵1.1%组成，粉碎成过80-120目筛的复合粉；
（3）、对工件表面加温渗透固化：将工件放入装有复合金属锌粉的加热炉内，密封，在380℃温度下加热85分钟，对工件表面加温渗透固化；
（4）、出炉：将复合金属锌粉与工件一起从加热炉内倒出，用筛网筛去已对工件表面加温渗透固化后余下的复合金属锌粉，使工件与余下的复合金属锌粉分开；
（5）、冲洗：对于表面加温渗透固化的工件用高压水冲洗工件表面，冲洗掉工件表面的残余粉料；
（6）、抛光：对已冲洗的工件浸入硫酸的酸性池内，作为阳极，酸性池内置有阴极铁板，酸性池内通入电压20V，电流1500A的直流电，将工件表面上的锌离子电解出，置换到阴极铁板上，使工件表面坚固、光亮；
（7）、钝化：将抛光后的工件置入铬酸池内，在室温下钝化25秒，去除工件表面铁化物，再放入离心机内甩出工件上的溶液；
（8）、烘干：离心后的工件置入烘干房内，在185℃下循环烘干25分钟，即成。
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