CN105220133A - 一种碳钢表面处理工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种碳钢表面处理工艺，通过对碳钢的表面预处理并清除碳钢表面的氧化膜后，在碳钢表层化学镀镍，包括：化学除油—温水漂洗—机械清理—碱洗—超声波水洗—酸洗去除表面氧化膜—去离子水洗—热处理—活化—预镀镍—化学镀镍—钝化—热处理保温—加热炉烘干。清水漂洗水温70度-90度，水压1.5MPa，酸洗包括氢氟酸腐蚀或硫酸和硝酸混合酸腐蚀，以去除表面氧化膜。化学镀镍溶液为30-40g/L硫酸镍，3-4ml/L稳定剂，稳定剂为柠檬酸和乳酸混合溶液，乙酸钠15-20g/L，10-15ml/L氢氟酸，10-15ml/L碳酸钠，溶液的PH为4.0-4.5，温度为70-80度，时间60-90min。该发明的化学镍镀层稳定，能有效提高碳钢的耐腐蚀性和耐磨性，改善碳钢表面的力学性能。

Description

一种碳钢表面处理工艺

技术领域

本发明涉及一种碳钢表面处理工艺。

背景技术

随着现代工业的发展，各种机械设备、仪表仪器和金属材料越来越多的处于高参数(如高温、高压和高速)的环境和恶劣的条件下工作。因此提高金属制品的耐蚀性、耐热性和耐磨性，以保证其能够长期稳定的工作就成为了各个工业部门极为迫切的要求。研究如何来保护金属制品使其在一定的时间内能够具有优秀的耐蚀、耐热和耐磨性能，就有了极其重大的经济意义。在金属表面涂覆或沉淀一层保护层是一种防止金属腐蚀磨损的有效手段。而要达到这种目的就要应用到表面处理技术。

表面处理技术是涉及材料学、冶金学、物理、化学及表面科学等学科的综合性科学技术，其目的是为了在不改善基体成分、不削弱强度的条件下，用物理、化学手段赋予材料表面特殊的性能。表面技术种类繁多，按照工艺特点可以分为电镀、化学镀、涂装、堆焊、热喷涂、热渗碳、气相沉积等技术。在这些技术中，电镀是表面处理技术中十分重要的一个组成部分。电镀技术又称为电沉积，是在材料表面获得金属镀层的主要方法之一。在直流电场的作用下，在电镀液中由阳极和阴极构成回路，使溶液中的金属离子沉积到阴极镀件表面上，电镀技术已经广泛应用于各个工业部门。

不锈钢是20世纪重要发明之一，经过近百年的研制和开发已经形成一个300多个牌号的系列化钢种。在特殊钢体系中不锈钢性能独特，应用范围广，起着其他特殊钢无法代替的作用。

不锈钢丝是不锈钢产品系列中一个重要品种，主要用作制造业的原材料。我国经济目前以制造业为支柱，所以我国不锈钢丝消费量在不锈钢总消费量中所占比重要高于发达国家。不锈钢丝在不锈钢总量中所占比例大约为4.5％，我国2001年钢丝所占比例已达4.9％。相对于其它品种，不锈钢丝属于投资少，见效快，附加值高的产业。近年来国内不锈钢丝生产企业如雨后春笋般的发展起来，这些厂家主要集中在江苏兴化、浙江宁波、河北安平以及广东、福建等地区，据不完全统计有200多家。对不锈钢丝市场敏感的国外和港、澳、台地区的不锈钢丝生产厂商、经销商，也纷纷来中国大陆办厂和开办公司，如江阴元泰就是台湾在大陆建造的国内产量最大的不锈钢丝生产厂家之一，其生产量每年超过l万t；秦皇岛阪口线材工业有限公司，是把建在日本大阪有50年生产历史的不锈钢丝厂的设备，全部从日本大阪迁往秦皇岛，生产能力0.4万t/年；同时在国际上享有盛名的瑞典特维克，也进入中国的不锈钢市场。先后在中国办了几个合资公司，并在全国建立了十几个不锈钢丝销售处。他们不断地投入资金的依据是：中国有不断进口优质不锈钢丝产品的趋势，这为建立更多的销售点提供了更多的机会。2001～2002年又有许多地区新建了不锈钢丝厂，已知的有温州森脉不锈钢丝厂、江阴宝迪不锈钢丝厂、大连的三联不锈钢丝厂和唐山的景州不锈钢丝厂等。大型企业的不锈钢丝生产线改造下在加紧进行，有的正在编制方案，有的正在筹建，有的正在招标。这些大型企业有大连钢铁集团、太原钢铁集团、宝钢集团上海二钢有限公司、河南松林集团、山西五台山钨钼有限公司等企业。

未来不锈钢丝的发展主要表现在以下几个方面：

采用AOD或VOD等炉外精炼方法生产不锈钢丝原材料，从模铸发展到连铸，材料表面质量、夹杂、偏析得到改善，并为大盘重生产创造有利条件，大大降低生产成本。

不锈钢丝生产工艺向连续化方向发展，不锈钢丝尺寸精度和表面质量大幅度提高。采用先进生产设备，劳动生产率大大提高，生产成本进一步降低。

开发不锈钢丝新品种，如微细丝、不锈钢纤维、无磁不锈钢丝、铁素体不锈钢丝等，以满足不同方面需要。

(1)工业装备更新改造，需要大量的不锈钢紧固件、铆接件、连接杆、弹簧、不锈钢钉等。

(2)化工设备、造船、铁路、桥梁以及国防工程等广阔领域，需要大量多种品牌的不锈钢焊条和焊丝。

(3)地下油气的开发、海底电缆、渔业开发都需要耐腐蚀的不锈钢丝绳和采集地下资源专用录井钢丝。

(4)不锈钢微丝和极细丝主要用于编网和纺织，市场需求量很大，目前国内微丝生产厂家不多，供不应求，每年有大量进口。

(5)家用电器、音响设备的走带系统，微型电机轴，精密仪器齿轮轴和关键轴，需要大量不锈钢丝。

(6)不锈钢丝在日常生活领域的应用不断增加，如厨房用具、卫生洁具、微丝编织布、各种筐篮、篱笆、自行车辐条、手用织衣针、鱼钩、装潢和景观工程。

(7)医用手术器械。各种缝衣针、骨科专用固定紧固件等，每年都要消费许多不锈钢丝。

(8)机械行业为了提高滚动体中轴承使用的寿命，也在广泛使用马氏体不锈钢丝9Crl8来制作钢珠，高级圆珠笔芯也用它来制造。

电镀镍应用很广，作为防护装饰镀层，镍可以镀覆在低碳钢、锌铸件、某些铝合金、铜合金等表面上，保护基体材料不受腐蚀，并通过抛光暗镍层和直接镀光亮镍的方法获得光亮的镀镍层，达到装饰的目的。镀镍层作为防护装饰镀层，广泛的应用在自行车、缝纫机、钟表、家用电器、日用五金制品、仪表、汽车、摩托车、照相机等的零部件上。镀镍层还广泛应用在功能性方面，如修复被磨损、被腐蚀的零件，采用刷镀技术进行局部电镀；采用电铸工艺，用来制造印刷行业的电铸版、唱片模以及其它模具；厚的镀镍层具有良好的耐磨性，可作为耐磨镀层等等。

根据电镀时镍镀层的状态一般可以将电镀镍分为普通镀镍、光亮镀镍、镀黑镍等。

电镀黑镍用于办公用品及光学仪器上，镀层的耐蚀性和耐磨性均较差，因此镀完黑镍后还要上油、浸蜡或涂清漆。电镀黑镍还可以用于仿古镀层。在铜镀层上电镀黑镍，再用抛光方法部分除去黑镍镀层，得到仿古色的外观。钢铁表面上直接镀黑镍结合力不好，可以在钢铁件上先镀镍，然后再镀黑镍，这样结合力和耐蚀性均有提高。电镀黑镍溶液中再镀层中含有较多的锌与硫使镀层显黑色。由于黑镍镀层有脆性，一般不要镀得太厚，厚度不要超过2um，小电流镀30min即可。

发明内容

本发明的目的在于提出一种碳钢表面处理工艺。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种碳钢表面处理工艺，通过对碳钢的表面预处理并清除碳钢表面的氧化膜后，在碳钢表层化学镀镍，包括：包括：化学除油——温水漂洗——机械清理——碱洗——超声波水洗——酸洗去除表面氧化膜——去离子水洗——热处理——活化——预镀镍——化学镀镍——钝化——热处理保温——加热炉烘干。清水漂洗水温70度——90度，水压1.5MPa，酸洗包括氢氟酸腐蚀或硫酸和硝酸混合酸腐蚀，以去除表面氧化膜。化学镀镍溶液为30——40g/L硫酸镍，3——4ml/L稳定剂，稳定剂为柠檬酸和乳酸混合溶液，乙酸钠15——20g/L，10——15ml/L氢氟酸，10——15ml/L碳酸钠，溶液的PH为4.0——4.5，温度为70——80度，时间60——90min。

具体实施方式

实施例1

一种碳钢表面处理工艺，通过对碳钢的表面预处理并清除碳钢表面的氧化膜后，在碳钢表层化学镀镍，包括：包括：化学除油——温水漂洗——机械清理——碱洗——超声波水洗——酸洗去除表面氧化膜——去离子水洗——热处理——活化——预镀镍——化学镀镍——钝化——热处理保温——加热炉烘干。材料为06Cr19Ni10，尺寸为80mm×120mm×6mm，清水漂洗水温80度—，水压1.5MPa，酸洗包括硫酸和硝酸混合酸腐蚀，以去除表面氧化膜。化学镀镍溶液为30g/L硫酸镍，3ml/L稳定剂，稳定剂为柠檬酸和乳酸混合溶液，乙酸钠15g/L，10ml/L氢氟酸，10ml/L碳酸钠，溶液的PH为4.0，温度为80度，时间90min。

实施例2

一种碳钢表面处理工艺，通过对碳钢的表面预处理并清除碳钢表面的氧化膜后，在碳钢表层化学镀镍，包括：包括：化学除油——温水漂洗——机械清理——碱洗——超声波水洗——酸洗去除表面氧化膜——去离子水洗——热处理——活化——预镀镍——化学镀镍——钝化——热处理保温——加热炉烘干。材料为304不锈钢，尺寸为直径50mm的圆柱管，壁厚3mm，清水漂洗水温80度—，水压1.5MPa，酸洗包括氢氟酸腐蚀，以去除表面氧化膜。化学镀镍溶液为40g/L硫酸镍，3.5ml/L稳定剂，稳定剂为碘酸钾，乙酸钠30g/L，10ml/L氢氟酸，15ml/L次磷酸氢钠，溶液的PH为4.2，温度为80度，时间70min。

Claims (3)

1.一种碳钢表面处理工艺，其特征在于通过对碳钢的表面预处理并清除碳钢表面的氧化膜后，在碳钢表层化学镀镍，包括：包括：化学除油——温水漂洗——机械清理——碱洗——超声波水洗——酸洗去除表面氧化膜——去离子水洗——热处理——活化——预镀镍——化学镀镍——钝化——热处理保温——加热炉烘干。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的清水漂洗水温70度——90度，水压1.5MPa，酸洗包括氢氟酸腐蚀或硫酸和硝酸混合酸腐蚀，以去除表面氧化膜。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的化学镀镍溶液为30——40g/L硫酸镍，3——4ml/L稳定剂，稳定剂为柠檬酸和乳酸混合溶液，乙酸钠15——20g/L，10——15ml/L氢氟酸，10——15ml/L碳酸钠，溶液的PH为4.0——4.5，温度为70——80度，时间60——90min。