CN105441866A - 一种铸铁件表面的qpq处理工艺 - Google Patents

一种铸铁件表面的qpq处理工艺 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种铸铁件表面的QPQ处理工艺。工艺步骤如下：1）在水基清洗剂的作用下，以100~150A/dm2的电流密度电解清洗0.05-0.1s；2）在350-390℃的温度下，在空气炉中对工件加热30-60min；3）氮碳共渗，将预热后的工件置于570℃的盐浴中，处理180min；4）空气下冷却至小于150℃，热水清洗残盐，清水漂洗，抛光；5）在350-390℃的温度下，在空气炉中对工件加热30-60min；6）将预热后的工件置于570℃的盐浴中，处理90min；7）将氧化后的工件用清水漂洗，抛光。

Description

一种铸铁件表面的QPQ处理工艺
技术领域
本发明属于金属元件制造加工业技术领域，具体涉及一种铸铁件表面的QPQ处理工艺。
背景技术
QPQ(Quench-Polish-Quench,淬火-抛光-淬火)技术的实质是低温盐浴渗氮+盐浴氧化或低温盐浴氮碳共渗+盐浴氧化，它是一种金属零件表面改性技术，具有高抗蚀、高耐磨、微变形的优点。经QPQ技术处理的工件表面为Fe3O4氧化膜，其抗蚀性远高于镀铬、镀镍等表面防护技术的水平，中碳钢经QPQ处理后在很多领域可以代替不锈钢。同时，QPQ工艺可以代替发黑、磷化和镀镍等传统防腐蚀工艺。目前，QPQ技术所具有的高抗蚀性引起了有关行业，尤其是石油、化工等腐蚀问题较为严重的行业的极大关注。
铸铁件因其良好的耐磨、消震性能，在机械行业应用很广泛。铸件由于制造工艺的特殊性，铸件表面容易锈蚀，生锈后很难处理，如不引起重视，不但工件的防锈蚀能力较差，装饰性也不好，对此很多企业对铸件提出了较高的耐蚀性要求。但其防锈处理方法一般只有发黑(发蓝)、磷化或涂抹防锈油等工艺方法，防锈期都很短，严重影响使用功能。
发明内容
本发明提供了一种铸铁件表面的QPQ处理工艺。在常规QPQ盐浴处理工艺的基础上增加了一道机械抛光工序，可起到整平第一次盐浴处理反应层的作用，提高表面组织的均匀性，为提高第二道盐浴处理反应层的均匀性打下良好基础。经过第二次氮碳共渗，提高处理层的厚度，进一步提高工件的抗腐蚀性能。
为实现上述发明目的，本发明采用如下的技术方案：
一种铸铁件表面的QPQ处理工艺，其特征在于：工艺步骤如下：
1）清洗
在水基清洗剂的作用下，在100~150A/dm2的电流密度下电解清洗0.05-0.1s；
2）预热
在350-390℃的温度下，在空气炉中对工件加热30-60min；
3）氮碳共渗
将预热后的工件置于570℃的盐浴中，处理180min；
4）清洗
空气下冷却至小于150℃，热水清洗残盐，清水漂洗，抛光；
5）二次预热
在350-390℃的温度下，在空气炉中对工件加热30-60min；
6）二次氮碳共渗
将预热后的工件置于570℃的盐浴中，处理90min；
7）氧化和抛光
将氧化后的工件用清水漂洗，抛光。
本发明所述水基清洗剂的组成配比如下：
表面活性剂AES1.5-2.0g/l
表面活性剂NP-72.0-2.5g/l
表面活性剂NP-102.2-2.6g/l
助洗剂0.2-0.3g/l
复合缓蚀剂0.5-0.8g/l
溶剂为水；
优选地，所述的助洗剂为三聚磷酸钠、4A沸石和碳酸钠中的一种或者两种以上的组合。
优选地，所述的复合缓蚀剂为聚醚和咪唑啉复配。
进一步优选地，所述聚醚和咪唑啉的复配质量比例为1：1。
本发明所述的盐浴需要连续通入压缩空气，通气量为400～450L/h，使盐浴适度翻腾。
本发明所述的渗氮盐浴中含CNO-的质量百分数为30-40%。
优选地，所述的盐要缓慢分批加入，一次性加入量过多会因反应剧烈而溢盐。
本发明所述的氧化是指在380-420℃，于氧化盐的作用下氧化15min，彻底分解工件从渗氮炉带出来的氰根，消除公害；同时在工件表面形成黑色氧化膜，增加防腐能力，对提高耐磨性也有一定好处。
本发明所述的电解清洗的温度为70-90℃，极板间距为20mm。
本发明的有益效果在于：
1、本发明的新型水基清洗剂的清洗能力强，常温条件下渣油脱脂率可达99.5%以上；属于低泡型清洗剂，起泡高达≤5mm；防锈性能良好。
2、本发明工艺在常规QPQ盐浴处理工艺的基础上增加了一道机械抛光工序，可起到整平第一次盐浴处理反应层的作用，提高表面组织的均匀性，为提高第二道盐浴处理反应层的均匀性打下良好基础。经过第二次氮碳共渗，提高处理层的厚度，进一步提高工件的抗腐蚀性能。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的实质性内容作进一步详细的描述。
实施例1
一种铸铁件表面的QPQ处理工艺，工艺步骤如下：
1）清洗
在水基清洗剂的作用下，以100A/dm2的电流密度电解清洗0.05s；
2）预热
在350℃的温度下，在空气炉中对工件加热60min；
3）氮碳共渗
将预热后的工件置于570℃的盐浴中，处理180min；
4）清洗
空气下冷却至小于150℃，热水清洗残盐，清水漂洗，抛光；
5）二次预热
在350℃的温度下，在空气炉中对工件加热60min；
6）二次氮碳共渗
将预热后的工件置于570℃的盐浴中，处理90min；
7）氧化和抛光
将氧化后的工件用清水漂洗，抛光；
实施例2
一种铸铁件表面的QPQ处理工艺，工艺步骤如下：
1）清洗
在水基清洗剂的作用下，以150A/dm2的电流密度电解清洗0.1s；
2）预热
在390℃的温度下，在空气炉中对工件加热30min；
3）氮碳共渗
将预热后的工件置于570℃的盐浴中，处理180min；
4）清洗
空气下冷却至小于150℃，热水清洗残盐，清水漂洗，抛光；
5）二次预热
在390℃的温度下，在空气炉中对工件加热60min；
6）二次氮碳共渗
将预热后的工件置于570℃的盐浴中，处理90min；
7）氧化和抛光
将氧化后的工件用清水漂洗，抛光；
实施例3
一种铸铁件表面的QPQ处理工艺，工艺步骤如下：
1）清洗
在水基清洗剂的作用下，以120A/dm2的电流密度电解清洗0.06s；
2）预热
在360℃的温度下，在空气炉中对工件加热40min；
3）氮碳共渗
将预热后的工件置于570℃的盐浴中，处理180min；
4）清洗
空气下冷却至小于150℃，热水清洗残盐，清水漂洗，抛光；
5）二次预热
在360℃的温度下，在空气炉中对工件加热35min；
6）二次氮碳共渗
将预热后的工件置于570℃的盐浴中，处理90min；
7）氧化和抛光
将氧化后的工件用清水漂洗，抛光；
实施例4
一种铸铁件表面的QPQ处理工艺，工艺步骤如下：
1）清洗
在水基清洗剂的作用下，以130A/dm2的电流密度电解清洗0.07s；
2）预热
在370℃的温度下，在空气炉中对工件加热50min；
3）氮碳共渗
将预热后的工件置于570℃的盐浴中，处理180min；
4）清洗
空气下冷却至小于150℃，热水清洗残盐，清水漂洗，抛光；
5）二次预热
在360℃的温度下，在空气炉中对工件加热50min；
6）二次氮碳共渗
将预热后的工件置于570℃的盐浴中，处理90min；
7）氧化和抛光
将氧化后的工件用清水漂洗，抛光；
实施例5
一种铸铁件表面的QPQ处理工艺，工艺步骤如下：
1）清洗
在水基清洗剂的作用下，以140A/dm2的电流密度电解清洗0.08s；
2）预热
在370℃的温度下，在空气炉中对工件加热40min；
3）氮碳共渗
将预热后的工件置于570℃的盐浴中，处理180min；
4）清洗
空气下冷却至小于150℃，热水清洗残盐，清水漂洗，抛光；
5）二次预热
在370℃的温度下，在空气炉中对工件加热45min；
6）二次氮碳共渗
将预热后的工件置于570℃的盐浴中，处理90min；
7）氧化和抛光
将氧化后的工件用清水漂洗，抛光；
实施例6
本实施例与实施例1基本相同，在此基础上：
所述的盐浴需要连续通入压缩空气，通气量为400L/h。
实施例7
本实施例与实施例2基本相同，在此基础上：
所述的盐浴需要连续通入压缩空气，通气量为450L/h。
所述的盐要缓慢分批加入。
实施例8
本实施例与实施例3基本相同，在此基础上：
所述的盐浴需要连续通入压缩空气，通气量为410L/h。
所述的盐要缓慢分批加入。
所述的氧化是指在380℃，于氧化盐的作用下氧化15min。
实施例9
本实施例与实施例4基本相同，在此基础上：
所述的盐浴需要连续通入压缩空气，通气量为420L/h。
所述的盐要缓慢分批加入。
所述的氧化是指在420℃，于氧化盐的作用下氧化15min。
所述的电解清洗的温度为90℃，极板间距为20mm。
实施例10
本实施例与实施例5基本相同，在此基础上：
所述的盐浴需要连续通入压缩空气，通气量为440L/h。
所述的盐要缓慢分批加入。
所述的氧化是指在390℃，于氧化盐的作用下氧化15min。
所述的电解清洗的温度为70℃，极板间距为20mm。
实施例11
本实施例与实施例5基本相同，在此基础上：
所述的盐浴需要连续通入压缩空气，通气量为435L/h。
所述的盐要缓慢分批加入。
所述的氧化是指在400℃，于氧化盐的作用下氧化15min。
所述的电解清洗的温度为80℃，极板间距为20mm。
实施例12
本实施例与实施例4基本相同，在此基础上：
所述水基清洗剂的组成配比如下：
表面活性剂AES1.5-g/l
表面活性剂NP-72.0g/l
表面活性剂NP-102.2g/l
助洗剂0.2g/l
复合缓蚀剂0.5g/l
溶剂为水；
所述的助洗剂为三聚磷酸钠和碳酸钠。
实施例13
本实施例与实施例5基本相同，在此基础上：
所述水基清洗剂的组成配比如下：
表面活性剂AES2.0g/l
表面活性剂NP-72.5g/l
表面活性剂NP-102.6g/l
助洗剂0.3g/l
复合缓蚀剂0.8g/l
溶剂为水；
所述的助洗剂为三聚磷酸钠。
实施例14
本实施例与实施例10基本相同，在此基础上：
所述水基清洗剂的组成配比如下：
表面活性剂AES1.8g/l
表面活性剂NP-72.02g/l
表面活性剂NP-102.3g/l
助洗剂0.25g/l
复合缓蚀剂0.6g/l
溶剂为水；
所述的助洗剂为4A沸石。
所述的复合缓蚀剂为聚醚和咪唑啉复配。
实施例15
本实施例与实施例11基本相同，在此基础上：
所述水基清洗剂的组成配比如下：
表面活性剂AES1.6g/l
表面活性剂NP-72.3g/l
表面活性剂NP-102.4g/l
助洗剂0.22g/l
复合缓蚀剂0.7g/l
溶剂为水；
所述的助洗剂为4A沸石和碳酸钠。
所述的复合缓蚀剂为聚醚和咪唑啉复配。
所述聚醚和咪唑啉的复配质量比例为1：1。

Claims (8)

1.一种铸铁件表面的QPQ处理工艺，其特征在于：工艺步骤如下：
1）清洗
在水基清洗剂的作用下，以100~150A/dm2的电流密度电解清洗0.05-0.1s；
2）预热
在350-390℃的温度下，在空气炉中对工件加热30-60min；
3）氮碳共渗
将预热后的工件置于570℃的盐浴中，处理180min；
4）清洗
空气下冷却至小于150℃，热水清洗残盐，清水漂洗，抛光；
5）二次预热
在350-390℃的温度下，在空气炉中对工件加热30-60min；
6）二次氮碳共渗
将预热后的工件置于570℃的盐浴中，处理90min；
7）氧化和抛光
将氧化后的工件用清水漂洗，抛光。
2.根据权利要求1所述的一种铸铁件表面的QPQ处理工艺，其特征在于：所述水基清洗剂的组成配比如下：
表面活性剂AES1.5-2.0g/l
表面活性剂NP-72.0-2.5g/l
表面活性剂NP-102.2-2.6g/l
助洗剂0.2-0.3g/l
复合缓蚀剂0.5-0.8g/l
溶剂为水；
根据权利要求1所述的一种铸铁件表面的QPQ处理工艺，其特征在于：所述的助洗剂为三聚磷酸钠、4A沸石和碳酸钠中的一种或者两种以上的组合。
3.根据权利要求1所述的一种铸铁件表面的QPQ处理工艺，其特征在于：所述的复合缓蚀剂为聚醚和咪唑啉复配。
4.根据权利要求7所述的一种铸铁件表面的QPQ处理工艺，其特征在于：所述聚醚和咪唑啉的复配质量比例为1：1。
5.根据权利要求1所述的一种铸铁件表面的QPQ处理工艺，其特征在于：所述的盐浴需要连续通入压缩空气，通气量为400～450L/h。
6.根据权利要求1所述的一种铸铁件表面的QPQ处理工艺，其特征在于：所述的盐要缓慢分批加入。
7.根据权利要求1所述的一种铸铁件表面的QPQ处理工艺，其特征在于：所述的氧化是指在380-420℃，于氧化盐的作用下氧化15min。
8.根据权利要求1所述的一种铸铁件表面的QPQ处理工艺，其特征在于：所述的电解清洗的温度为70-90℃，极板间距为20mm。
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