CN105506542A - 一种铸铁件表面的qpq氮化共渗防腐新工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了铸铁件表面的QPQ氮化共渗防腐新工艺。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420-460℃的盐浴中，处理150-180min；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420-460℃的盐浴中，处理90min；7）将氧化后的工件用清水漂洗，抛光；所述的氮化盐按质量计，配方组成为：尿素30-50%、Na2CO34-8%、K2CO36-10%、Li2CO35-10%、KCNO12-25%、NaCNO8-15%、NaCl5-8%、Na2S4-8%、K2S6-10%、LiOH2-5%。

Description

一种铸铁件表面的QPQ氮化共渗防腐新工艺
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氮化共渗防腐新工艺。
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。
目前公知的QPQ氮化盐由CO(NH2)2、Na2CO3、K2CO3、KOH组成，适用温度一般在520℃-600℃之间，超出该氮化温度区间就会出现为氮化效果极差或氮化盐不稳定，氮化后得到的化合物层深度普遍在20μm以下，如目前市场上在销售的某些氮化盐就是如此。
201110184878.1，名称为“一种用于不锈钢低温盐浴渗氮的氮化盐”的发明专利，公开了一种用于奥氏体不锈钢低温盐浴渗氮的氮化盐，按重量百分比由如下成分组成：KCNO1%~55%，NaCNO1%~55%，K2CO35%~15%，Na2CO33%~15%，Li2CO33%~15%，NaCl5%~15%，KCl5%~15%，Na2SO40.1%~2%。但是，该配方中CNO-含量过高，对环境污染大，且不安全。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种铸铁件表面的QPQ氮化共渗防腐新工艺。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。
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氮化共渗防腐新工艺，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420-460℃的盐浴中，处理150-180min；
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420-460℃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；
所述的氮化盐按质量计，配方组成为：尿素30-50%、Na2CO34-8%、K2CO36-10%、Li2CO35-10%、KCNO12-25%、NaCNO8-15%、NaCl5-8%、Na2S4-8%、K2S6-10%、LiOH2-5%。
优选地，所述的氮化盐按质量计，配方组成为：尿素30-40%、Na2CO34-5%、K2CO36-7%、Li2CO38-10%、KCNO15-20%、NaCNO8-10%、NaCl5-6%、Na2S4-5%、K2S6-8%、LiOH2-3%。
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。
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、本发明采用新型氮化盐，不仅能在420-460℃的较低温度状态下保持一定的氮势，在较高的温度下稳定，还可有效提高处理层的厚度，提高工件的抗腐蚀性能。
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氮化共渗防腐新工艺，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420℃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420℃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；
所述的氮化盐按质量计，配方组成为：尿素30%、Na2CO34%、K2CO36%、Li2CO35%、KCNO12%、NaCNO8%、NaCl5%、Na2S4%、K2S6%、LiOH2%；
实施例2
一种铸铁件表面的QPQ氮化共渗防腐新工艺，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460℃的盐浴中，处理150min；
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460℃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；
所述的氮化盐按质量计，配方组成为：尿素50%、Na2CO38%、K2CO310%、Li2CO310%、KCNO25%、NaCNO15%、NaCl8%、Na2S8%、K2S10%、LiOH5%；
实施例3
一种铸铁件表面的QPQ氮化共渗防腐新工艺，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430℃的盐浴中，处理155min；
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430℃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；
所述的氮化盐按质量计，配方组成为：尿素32%、Na2CO34%、K2CO36.5%、Li2CO38.5%、KCNO15%、NaCNO8%、NaCl5.5%、Na2S4.5%、K2S6.5%、LiOH2.5%；
实施例4
一种铸铁件表面的QPQ氮化共渗防腐新工艺，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430℃的盐浴中，处理160min；
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450℃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；
所述的氮化盐按质量计，配方组成为：尿素40%、Na2CO35%、K2CO37%、Li2CO310%、KCNO20%、NaCNO10%、NaCl6%、Na2S5%、K2S8%、LiOH3%；
实施例5
一种铸铁件表面的QPQ氮化共渗防腐新工艺，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455℃的盐浴中，处理170min；
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440℃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；
所述的氮化盐按质量计，配方组成为：尿素35%、Na2CO34%、K2CO36%、Li2CO38%、KCNO16%、NaCNO9%、NaCl5%、Na2S4%、K2S7%、LiOH2%；
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。

Claims (6)

1.一种铸铁件表面的QPQ氮化共渗防腐新工艺，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420-460℃的盐浴中，处理150-180min；
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420-460℃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；
所述的氮化盐按质量计，配方组成为：尿素30-50%、Na2CO34-8%、K2CO36-10%、Li2CO35-10%、KCNO12-25%、NaCNO8-15%、NaCl5-8%、Na2S4-8%、K2S6-10%、LiOH2-5%。
2.根据权利要求1所述的一种铸铁件表面的QPQ氮化共渗防腐新工艺，其特征在于：所述的氮化盐按质量计，配方组成为：尿素30-40%、Na2CO34-5%、K2CO36-7%、Li2CO38-10%、KCNO15-20%、NaCNO8-10%、NaCl5-6%、Na2S4-5%、K2S6-8%、LiOH2-3%。
3.根据权利要求1所述的一种铸铁件表面的QPQ氮化共渗防腐新工艺，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。
4.根据权利要求1所述的一种铸铁件表面的QPQ氮化共渗防腐新工艺，其特征在于：所述的盐要缓慢分批加入。
5.根据权利要求1所述的一种铸铁件表面的QPQ氮化共渗防腐新工艺，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。
6.根据权利要求1所述的一种铸铁件表面的QPQ氮化共渗防腐新工艺，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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