CN106191847B - 活塞杆钝化氧化剂及其在制备银灰色活塞杆中的应用 - Google Patents

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本发明提供了一种活塞杆钝化氧化剂及其在制备银灰色活塞杆中的应用，属于活塞杆制造领域，能够应用在制备银灰色活塞杆中，得到的活塞杆表面呈银灰色、硬度高，耐腐蚀、耐磨性强，废品率低、使用寿命长。该活塞杆钝化氧化剂，组分及含量(重量百分数)如下：硝酸钾：38‑40％，重铬酸钾：26‑28％，偏钒酸钠：20‑22％，氯化钾：8‑10％，亚硝酸钠：2％。本发明活塞杆钝化氧化剂可用于制备银灰色活塞杆。

Description

活塞杆钝化氧化剂及其在制备银灰色活塞杆中的应用
技术领域
本发明涉及活塞杆制造领域，尤其涉及一种活塞杆钝化氧化剂及其在制备银灰色活塞杆中的应用。
背景技术
表面强化改性技术是21世纪重点发展的关键技术之一，现代机器制造业及其他许多行业的发展对金属材料提出了更高的要求。金属材料科学技术的发展比较迅速。其中金属表面强化改性技术的发展尤为重要。盐浴氮、碳热处理技术就是近年来发展起来的新的金属表面强化改性技术之一。它是一种可以同时大幅度提高产品的表面硬度、耐腐蚀性及抗氧化性能。
目前国内外的汽车上的活塞杆主要有电镀和热处理，普通盐浴热处理生产的活塞杆表面呈黑色，电镀的活塞杆表面呈白亮色，但是耐磨性能性和耐腐蚀性能差，其中电镀的活塞杆还存在环境污染。
目前现有的盐浴热处理生产的活塞杆表面都是呈黑色，有的活塞杆生产厂家只氮化处理，不氧化处理，活塞杆表面虽然呈银灰色，但是耐蚀性能和耐磨性能极差，处理的活塞杆容易在化合物外面形成大量的微孔区(疏松层)，造成活塞杆表面硬度低，抗蚀性和耐磨性差，只氮化不氧化的活塞杆使用一段时间后表面会产生锈蚀、耐磨性差等问题，造成活塞杆的使用寿命减短。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术的缺点，提供一种活塞杆钝化氧化剂并将其应用在制备银灰色活塞杆中，得到的活塞杆表面呈银灰色、硬度高，耐腐蚀、耐磨性强，废品率低、使用寿命长。
本发明一方面提供了一种活塞杆钝化氧化剂，组分及含量，以重量百分数计，如下：
优选的，所述活塞杆钝化氧化剂的组分及含量，以重量百分数计，如下：
优选的，所述活塞杆钝化氧化剂的组分及含量，以重量百分数计，如下：
优选的，所述活塞杆钝化氧化剂的组分及含量，以重量百分数计，如下：
优选的，所述活塞杆钝化氧化剂的组分及含量，以重量百分数计，如下：
发明的另一方面提供了上述活塞杆钝化氧化剂在制备银灰色活塞杆中的应用。
优选的，上述活塞杆钝化氧化剂可以用于活塞杆的钝化氧化。
优选的，上述应用的具体步骤包括：
清洗：将初加工完成的活塞杆放入超声波清洗机内清洗后用清水漂洗；
预热烘干：将漂洗完毕的活塞杆置于烘干炉中加热烘干；
氮化：将烘干的活塞杆置于盛有氮化剂的氮化炉中氮化；
钝化氧化：将氮化完成的活塞杆置于含有上述钝化氧化剂的氧化炉中进行钝化氧化；
冷却浸泡：将钝化氧化完毕的活塞杆置于清水中冷却，用清水浸泡；
清洗、烘干、抛光。
优选的，初加工完成的活塞杆放入超声波清洗机内在40-50℃的条件下清洗10分钟后用清水漂洗；更优选的，在50℃的条件下清洗10分钟后用清水漂洗；
优选的，漂洗完毕的活塞杆置于烘干炉中在250-300℃的条件下加热10分钟，更优选的，漂洗完毕的活塞杆置于烘干炉中在250℃的条件下加热10分钟；
优选的，烘干的活塞杆置于盛有氮化剂的氮化炉中氮化60-100分钟，氮化炉的温度保持在570-580℃；更优选的，烘干的活塞杆置于盛有氮化剂的氮化炉中氮化80分钟，氮化炉的温度保持在575℃；
优选的，氮化完成的活塞杆置于氧化炉中进行钝化氧化20-30分钟，氧化炉的温度保持在375-390℃；更优选的，氮化完成的活塞杆置于氧化炉中进行钝化氧化30分钟，氧化炉的温度保持在385℃；
优选的，钝化氧化完毕的活塞杆置于清水中冷却，用清水浸泡60-80分钟；更优选的，钝化氧化完毕的活塞杆置于清水中冷却，用清水浸泡80分钟。
本发明的有益效果为：本发明的活塞杆钝化氧化剂中的化工原料容易购买、成本低廉，使用本钝化氧化剂生产的活塞杆表面呈银灰色、硬度高，耐腐蚀、耐磨性强，废品率低、使用寿命长。活塞杆经过氮化-钝化氧化后，能大幅度提高工件的硬度，活塞杆表面维氏硬度(HV)达到500kg/mm2以上，化合物层稳定在13-16μm范围内，活塞杆连续拉伸30万次，表面无任何划痕，表面粗糙度控制在Ra 0.06-0.07μm，在中性(PH值6.5-7.2)盐雾试验中达到144小时以上，达到国标GB/T10125-1997金属覆盖层中性盐雾试验，满足国内外客户的要求。这种处理技术同时实现了渗氮工序和氧化工序的复合，氮化物和氧化物的复合，耐磨性和抗蚀性复合，热处理技术和防腐技术的复合，应用该钝化氧化剂生产的活塞杆还具有节能、无公害、几乎不变形等优点。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的一实施例提供了一种活塞杆钝化氧化剂，组分及含量，以重量百分数计，如下：
具体的，上述组分中，硝酸钾的含量可以为38％，39％，40％；重铬酸钾的含量可以为26％，27％，28％；偏钒酸钠的含量可以为20％，21％，22％；氯化钾的含量可以为8％，9％，10％。
本发明的又一实施例提供了上述活塞杆钝化氧化剂在制备银灰色活塞杆中的应用。上述活塞杆钝化氧化剂可以用于活塞杆的钝化氧化，具体步骤包括：
S1清洗：将初加工完成的活塞杆放入超声波清洗机内在40-50℃的条件下清洗10分钟后用清水漂洗；
本步骤中，清洗的条件是在40-50℃的条件下清洗10分钟后用清水漂洗以去除活塞杆表面的切削杂质，清洗的温度条件可以根据需要常规调整。
S2预热烘干：漂洗完毕的活塞杆置于烘干炉中在250-300℃的条件下加热10分钟；
本步骤中可以去除活塞杆表面的水分，并增加活塞杆的温度，烘干的温度可以根据烘干的效果在上述范围内常规选择。
S3氮化：烘干的活塞杆置于盛有氮化剂的氮化炉中氮化60-100分钟，氮化炉的温度保持在570-580℃；
本步骤中氮化温度和时间根据氮化的情况可以在上述范围内调整，氮化盐浴中生成含有氰酸根(CNO-)的物质，CNO-在高温下分解，反应产生活性高、渗入能力强的氮原子和碳原子，活性氮原子、碳原子在工件表面被吸收，形成固溶体或化合物，当工件表面的氮、碳浓度达到一定值后，氮、碳原子从表面的高浓度区向里层的低浓度区扩散。活塞杆浸入氮化盐浴中后，CNO-的分解产生的N、C原子在工件表面形成高的N势和C势，由于N原子半径仅为铁原子的一半，而C原子半径更小，所以N、C原子可以在铁的点阵间隙中进行扩散。
具体分解形式：
4CNO-→CO3 -2+2CN-+CO+2[N]
3Fe+[N]→Fe3N
4Fe+[N]→Fe4N
同时生成的CN-与氧结合后，又生成CNO-，CNO-分解产生的CO，进而分解出C原子渗入工件，形成碳化物或固溶体。
2CO→CO2+C
3Fe+C→Fe3C
活塞杆在盐浴复合热处理过程中，随着N、C元素的不断渗入，达到一定浓度后，形成了高硬度的致密层——化合物层(Fe2-3CN)。
S4钝化氧化：将氮化完成的活塞杆置于含有上述钝化氧化剂的氧化炉中进行钝化氧化20-30分钟，氧化炉的温度保持在375-390℃；
本步骤可以选择钝化氧化的时间和温度配合保证氧化的效果。
S5冷却浸泡：钝化氧化完毕的活塞杆置于清水中冷却，用清水浸泡60-80分钟；本步骤中，冷却时间长冷却效果好。
S6清洗、烘干、抛光。
本发明的上述活塞杆钝化氧化剂在制备银灰色活塞杆中的应用，优选实施例是：
S1清洗：将初加工完成的活塞杆放入超声波清洗机内在50℃的条件下清洗10分钟后用清水漂洗；
S2预热烘干：漂洗完毕的活塞杆置于烘干炉中在250℃的条件下加热10分钟；
S3氮化：烘干的活塞杆置于盛有氮化剂的氮化炉中氮化80分钟，氮化炉的温度保持在575℃；
S4钝化氧化：将氮化完成的活塞杆置于含有上述钝化氧化剂的氧化炉中进行钝化氧化30分钟，氧化炉的温度保持在385℃；
S5冷却浸泡：钝化氧化完毕的活塞杆置于清水中冷却，用清水浸泡80分钟；
S6清洗、烘干、抛光。
相比于现有技术而言，使用本钝化氧化剂生产的活塞杆表面呈银灰色、硬度高，耐腐蚀、耐磨性强，废品率低、使用寿命长。
为了更清楚详细地介绍本发明实施例所提供的活塞杆钝化氧化剂及其在制备银灰色活塞杆中的应用，以下将结合具体实施例进行说明。
实施例1
活塞杆钝化氧化剂的组分及含量(重量百分数)如下：
实施例2
活塞杆钝化氧化剂的组分及含量(重量百分数)如下：
实施例3
活塞杆钝化氧化剂的组分及含量(重量百分数)如下：
实施例4
活塞杆钝化氧化剂的组分及含量(重量百分数)如下：
实施例5
活塞杆钝化氧化剂的组分及含量(重量百分数)如下：
实施例6
活塞杆钝化氧化剂的组分及含量(重量百分数)如下：
实施例7
利用实施例1所述的活塞杆钝化氧化剂制备活塞杆
S1清洗：将初加工完成的活塞杆放入超声波清洗机内在40℃的条件下清洗10分钟后用清水漂洗；
S2预热烘干：漂洗完毕的活塞杆置于烘干炉中在250℃的条件下加热10分钟；
S3氮化：烘干的活塞杆置于盛有氮化剂的氮化炉中氮化60分钟，氮化炉的温度保持在570℃；
S4钝化氧化：将氮化完成的活塞杆置于含有上述钝化氧化剂的氧化炉中进行钝化氧化20分钟，氧化炉的温度保持在375℃；
S5冷却浸泡：钝化氧化完毕的活塞杆置于清水中冷却，用清水浸泡60分钟；
S6清洗、烘干、抛光。
实施例8
利用实施例1所述的活塞杆钝化氧化剂制备活塞杆
S1清洗：将初加工完成的活塞杆放入超声波清洗机内在50℃的条件下清洗10分钟后用清水漂洗；
S2预热烘干：漂洗完毕的活塞杆置于烘干炉中在300℃的条件下加热10分钟；
S3氮化：烘干的活塞杆置于盛有氮化剂的氮化炉中氮化100分钟，氮化炉的温度保持在580℃；
S4钝化氧化：将氮化完成的活塞杆置于含有上述钝化氧化剂的氧化炉中进行钝化氧化30分钟，氧化炉的温度保持在390℃；
S5冷却浸泡：钝化氧化完毕的活塞杆置于清水中冷却，用清水浸泡80分钟；
S6清洗、烘干、抛光。
实施例9
利用实施例1所述的活塞杆钝化氧化剂制备活塞杆
S1清洗：将初加工完成的活塞杆放入超声波清洗机内在45℃的条件下清洗10分钟后用清水漂洗；
S2预热烘干：漂洗完毕的活塞杆置于烘干炉中在275℃的条件下加热10分钟；
S3氮化：烘干的活塞杆置于盛有氮化剂的氮化炉中氮化80分钟，氮化炉的温度保持在578℃；
S4钝化氧化：将氮化完成的活塞杆置于含有上述钝化氧化剂的氧化炉中进行钝化氧化25分钟，氧化炉的温度保持在380℃；
S5冷却浸泡：钝化氧化完毕的活塞杆置于清水中冷却，用清水浸泡70分钟；
S6清洗、烘干、抛光。
实施例10
利用实施例1所述的活塞杆钝化氧化剂制备活塞杆
S1清洗：将初加工完成的活塞杆放入超声波清洗机内在50℃的条件下清洗10分钟后用清水漂洗；
S2预热烘干：漂洗完毕的活塞杆置于烘干炉中在250℃的条件下加热10分钟；
S3氮化：烘干的活塞杆置于盛有氮化剂的氮化炉中氮化80分钟，氮化炉的温度保持在575℃；
S4钝化氧化：将氮化完成的活塞杆置于含有上述钝化氧化剂的氧化炉中进行钝化氧化30分钟，氧化炉的温度保持在385℃；
S5冷却浸泡：钝化氧化完毕的活塞杆置于清水中冷却，用清水浸泡80分钟；
S6清洗、烘干、抛光。
对比例
无钝化氧化步骤制备活塞杆
S1清洗：将初加工完成的活塞杆放入超声波清洗机内在50℃的条件下清洗10分钟后用清水漂洗；
S2预热烘干：漂洗完毕的活塞杆置于烘干炉中在250℃的条件下加热10分钟；
S3氮化：烘干的活塞杆置于盛有氮化剂的氮化炉中氮化80分钟，氮化炉的温度保持在575℃；
S4冷却浸泡：钝化氧化完毕的活塞杆置于清水中冷却，用清水浸泡80分钟；
S5清洗、烘干、抛光。
性能测试
按照实施例10和对比例的方法制备活塞杆，分别重复6次，得出的试验数据参见下表1和表2。
表1：实施例10的活塞杆理化试验数据
表2对比例的活塞杆理化试验数据
从表1和表2的性能测试对比中可以看出，活塞杆经过氮化-钝化氧化后，能大幅度提高工件的硬度，活塞杆表面维氏硬度(HV)达到500kg/mm2以上，化合物层稳定在13-16μm范围内，活塞杆连续拉伸30万次，表面无任何划痕，表面粗糙度控制在Ra 0.06-0.07μm，在中性(PH值6.5-7.2)盐雾试验中达到144小时以上，达到国标GB/T10125-1997金属覆盖层中性盐雾试验，满足要求。

Claims (10)

1.一种活塞杆钝化氧化剂，其特征在于，组分及含量，以重量百分数计，如下：
硝酸钾:38-40％
重铬酸钾：26-28％
偏钒酸钠：20-22％
氯化钾：8-10％
亚硝酸钠：2％。
2.根据权利要求1所述的活塞杆钝化氧化剂，其特征在于，所述活塞杆钝化氧化剂的组分及含量，以重量百分数计，如下：
硝酸钾:38％
重铬酸钾：28％
偏钒酸钠：22％
氯化钾：10％
亚硝酸钠：2％。
3.根据权利要求1所述的活塞杆钝化氧化剂，其特征在于，所述活塞杆钝化氧化剂的组分及含量，以重量百分数计，如下：
硝酸钾:40％
重铬酸钾：26％
偏钒酸钠：22％
氯化钾：10％
亚硝酸钠：2％。
4.根据权利要求1所述的活塞杆钝化氧化剂，其特征在于，所述活塞杆钝化氧化剂的组分及含量，以重量百分数计，如下：
硝酸钾:40％
重铬酸钾：28％
偏钒酸钠：20％
氯化钾：10％
亚硝酸钠：2％。
5.根据权利要求1所述的活塞杆钝化氧化剂，其特征在于，所述活塞杆钝化氧化剂的组分及含量，以重量百分数计，如下：
硝酸钾:40％
重铬酸钾：28％
偏钒酸钠：22％
氯化钾：8％
亚硝酸钠：2％。
6.权利要求1-5任意一项所述的活塞杆钝化氧化剂在制备银灰色活塞杆中的应用。
7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，将上述活塞杆钝化氧化剂用于活塞杆的钝化氧化。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，具体步骤包括：
清洗：将初加工完成的活塞杆放入超声波清洗机内清洗后用清水漂洗；
预热烘干：将漂洗完毕的活塞杆置于烘干炉中加热烘干；
氮化：将烘干的活塞杆置于盛有氮化剂的氮化炉中氮化；
钝化氧化：将氮化完成的活塞杆置于含有上述钝化氧化剂的氧化炉中进行钝化氧化；
冷却浸泡：将钝化氧化完毕的活塞杆置于清水中冷却，用清水浸泡；
清洗、烘干、抛光。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，具体步骤包括：
清洗：将初加工完成的活塞杆放入超声波清洗机内在40-50℃的条件下清洗10分钟后用清水漂洗；
预热烘干：将漂洗完毕的活塞杆置于烘干炉中在250-300℃的条件下加热10分钟；
氮化：将烘干的活塞杆置于盛有氮化剂的氮化炉中氮化60-100分钟，氮化炉的温度保持在570-580℃；
钝化氧化：将氮化完成的活塞杆置于氧化炉中进行钝化氧化20-30分钟，氧化炉的温度保持在375-390℃；
冷却浸泡：将钝化氧化完毕的活塞杆置于清水中冷却，用清水浸泡60-80分钟；
清洗、烘干、抛光。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，具体步骤包括：
清洗：将初加工完成的活塞杆放入超声波清洗机内在50℃的条件下清洗10分钟后用清水漂洗；
预热烘干：将漂洗完毕的活塞杆置于烘干炉中在250℃的条件下加热10分钟；
氮化：将烘干的活塞杆置于盛有氮化剂的氮化炉中氮化80分钟，氮化炉的温度保持在575℃；
钝化氧化：将氮化完成的活塞杆置于氧化炉中进行钝化氧化30分钟，氧化炉的温度保持在385℃；
冷却浸泡：将钝化氧化完毕的活塞杆置于清水中冷却，用清水浸泡80分钟；
清洗、烘干、抛光。
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