CN107502847A - 一种提升铸铁件防腐性能的加工工艺 - Google Patents

一种提升铸铁件防腐性能的加工工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种提升铸铁件防腐性能的加工工艺，包括如下步骤：（1）表面预处理、（2）燃烧除油处理、（3）表层复合处理、（4）热浸镀锌处理。本发明各工艺步骤搭配合理，有效改善了对铸铁件的加工处理效果，提升了其耐磨、耐腐、强度等性能，明显延长了铸铁件的使用寿命，具有很强的市场竞争力。

Description

一种提升铸铁件防腐性能的加工工艺
技术领域
本发明属于铸铁材料的加工处理技术领域，具体涉及一种提升铸铁件防腐性能的加工工艺。
背景技术
铸铁件在现在的机械设备加工制造中的使用量较大，但其表面的耐腐等特性不佳，在制成成品使用前还需要进行表面处理。热浸镀锌工艺是现有常用的一种表面处理方法，具体工艺是将工件浸入450~500℃高温熔融状态的锌溶液中，使熔融锌浸润覆盖在工件表面，形成保护层。但该工艺对热浸锌前去油处理要求很高，浸镀前工件表面应无一点油污。而多数铸铁工件的内部结构较为疏松，机械加工生产时有大量的机油或润滑油浸入工件内部，常规的溶剂等方法除油，只能除去表面的油污，由于工件放入热浸镀锌槽中的时间极短，工件内部的机油等不能通过高温镀锌溶液逼出燃烧除尽，在使用时当工件内部深层的油污涌出，就会残留在工件表面，高温的锌溶液就不能很好的附着形成镀锌保护层，造成工件的报废。对此有人通过对工件进行不断的燃烧加热除油处理来改善上述问题，但其对应的处理效果不佳，需要进一步的改进。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种提升铸铁件防腐性能的加工工艺。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种提升铸铁件防腐性能的加工工艺，包括如下步骤：
（1）表面预处理：
a.先将铸铁件放入退火炉中进行退火处理，完成后取出备用；
b.将操作a处理后的铸铁件放入到化学除油液中进行去油脱脂处理，完成后取出用清水冲洗一遍后备用；
c.用砂纸对操作b处理后的铸铁件进行表面打磨处理，完成后洗去表面碎屑后备用；
（2）燃烧除油处理：
将步骤（1）处理后的铸铁件放入到密闭罐内，先将密闭罐内的温度升至200~230℃，压力增至1.3~1.5MPa，保温保压处理5~8min后快速卸温卸压，然后向密闭罐内通入燃烧介质燃烧加热对铸钢工件进行除油处理，完成取出备用；
（3）表层复合处理：
a.将步骤（2）处理后的铸铁件放入到喷丸机内进行喷丸处理，控制喷丸时压缩空气的压力为1.0~1.2MPa，完成后取出备用；
b.将操作a处理后的铸铁件浸入到改性处理液中，加热保持改性处理液的温度为55~60℃，浸泡处理12~15min后取出备用；所述的改性处理液中各成分及其对应重量份为：7~10份硝酸钠、2~4份亚硝酸钠、3~5份硝酸钾、0.2~0.5份脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、180~200份水；
（4）热浸镀锌处理：
将步骤（3）处理后的铸铁件浸入到高温熔融状态的锌溶液中，浸泡镀锌处理40~45s后取出，自然冷却至室温后即可。
进一步的，步骤（1）操作b中所述的化学除油液为丙酮。
进一步的，步骤（1）操作c中所述的打磨处理具体是先用300目的砂纸进行打磨，然后用500目的砂纸进行打磨，最后用800目的砂纸进行打磨。
进一步的，步骤（2）中所述的快速卸温卸压处理是在8s内将密闭罐内的温度和压力降至常温常压。
进一步的，步骤（2）中所述的除油处理时，加热控制密闭罐内的温度为360~380℃，保温燃烧处理的时长为35~40min，所用的燃烧介质为天然气。
进一步的，步骤（3）操作a中所述的喷丸处理时所用的喷丸介质是金刚砂，其颗粒大小为80目，喷嘴与铸钢工件的距离为100~110mm，喷射的角度为90°。
进一步的，步骤（3）操作b中所述的改性处理液浸泡处理时，还施加了频率为70~74kHz的超声波进行处理。
进一步的，步骤（4）中所述的高温熔融状态的锌溶液温度为470~490℃，所述锌溶液中还含有质量分数为9~11%的纳米二氧化硅。
为了增强对铸铁件的镀锌处理品质，需要对铸铁件内的残留油类成分进行去除处理，现有方法中的多数处理效果不佳，造成后续镀锌层的品质较差，进而影响了铸铁件的使用寿命。本发明在大量的实验基础上，对铸铁件的加工处理方法进行了特殊的改进，具体是先进行了表面预处理，其中用退火处理消除铸铁件加工制造中的残存应力，然后对工件进行去油脱脂处理，除去表面可见的油类成分，最后用砂纸打磨去除表面氧化物杂质，并提升了表面光洁度，为后续的操作奠定基础，再对铸铁件进行燃烧除油处理，其中先对铸铁件进行高温高压处理后再快速的进行卸温卸压，能有效的促进铸铁件内的油类成分的渗出，从而可有效的缩短了燃烧去油处理的时长和效果，大大节约了加工成本，接着对铸铁件进行了表层复合处理，其中先进行了喷丸处理，其能在铸铁件表面上产生大量的微坑、微裂纹等，提升了表面的粗糙度，增加了锌层与铸铁件的接触表面积，可提升两者间的附着力强度，同时喷丸处理又能细化铸铁件表面组织的晶粒大小，匀化并增强了表层的致密性，从而降低了工件内部残留的油类成分的渗出，进而提升了镀锌层的性能和寿命，最后又用改性处理液对铸铁件进行浸泡处理，改性处理液中的硝酸盐等成分能改善铸铁件的表面活性，可提升热浸锌层在铸铁件表面的结合固定强度，最后对铸铁件进行了热浸镀锌处理，其中向锌溶液中添加了一定质量的纳米二氧化硅颗粒成分，其能填充于喷丸处理后铸铁件表层组织的微坑、微缝中，因任何处理工艺均不可能完全的将铸铁件内的残留油类成分消除，所以在工件的使用过程中，不可避免的会有少量油类成分渗出，此时纳米二氧化硅颗粒成分会对其进行吸附固定，防止其对锌层的破坏，同时又有部分纳米二氧化硅填充于锌层内，共同提升了锌层的吸附、耐磨、耐腐等特性。
本发明相比现有技术具有以下优点：
本发明各工艺步骤搭配合理，有效改善了对铸铁件的加工处理效果，提升了其耐磨、耐腐、强度等性能，明显延长了铸铁件的使用寿命，具有很强的市场竞争力。
具体实施方式
实施例1
一种提升铸铁件防腐性能的加工工艺，包括如下步骤：
（1）表面预处理：
a.先将铸铁件放入退火炉中进行退火处理，完成后取出备用；
b.将操作a处理后的铸铁件放入到化学除油液中进行去油脱脂处理，完成后取出用清水冲洗一遍后备用；
c.用砂纸对操作b处理后的铸铁件进行表面打磨处理，完成后洗去表面碎屑后备用；
（2）燃烧除油处理：
将步骤（1）处理后的铸铁件放入到密闭罐内，先将密闭罐内的温度升至200℃，压力增至1.3MPa，保温保压处理5min后快速卸温卸压，然后向密闭罐内通入燃烧介质燃烧加热对铸钢工件进行除油处理，完成取出备用；
（3）表层复合处理：
a.将步骤（2）处理后的铸铁件放入到喷丸机内进行喷丸处理，控制喷丸时压缩空气的压力为1.0MPa，完成后取出备用；
b.将操作a处理后的铸铁件浸入到改性处理液中，加热保持改性处理液的温度为55℃，浸泡处理12min后取出备用；所述的改性处理液中各成分及其对应重量份为：7份硝酸钠、2份亚硝酸钠、3份硝酸钾、0.2份脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、180份水；
（4）热浸镀锌处理：
将步骤（3）处理后的铸铁件浸入到高温熔融状态的锌溶液中，浸泡镀锌处理40s后取出，自然冷却至室温后即可。
进一步的，步骤（1）操作b中所述的化学除油液为丙酮。
进一步的，步骤（1）操作c中所述的打磨处理具体是先用300目的砂纸进行打磨，然后用500目的砂纸进行打磨，最后用800目的砂纸进行打磨。
进一步的，步骤（2）中所述的快速卸温卸压处理是在8s内将密闭罐内的温度和压力降至常温常压。
进一步的，步骤（2）中所述的除油处理时，加热控制密闭罐内的温度为360℃，保温燃烧处理的时长为35min，所用的燃烧介质为天然气。
进一步的，步骤（3）操作a中所述的喷丸处理时所用的喷丸介质是金刚砂，其颗粒大小为80目，喷嘴与铸钢工件的距离为100mm，喷射的角度为90°。
进一步的，步骤（3）操作b中所述的改性处理液浸泡处理时，还施加了频率为70kHz的超声波进行处理。
进一步的，步骤（4）中所述的高温熔融状态的锌溶液温度为470℃，所述锌溶液中还含有质量分数为9%的纳米二氧化硅。
实施例2
一种提升铸铁件防腐性能的加工工艺，包括如下步骤：
（1）表面预处理：
a.先将铸铁件放入退火炉中进行退火处理，完成后取出备用；
b.将操作a处理后的铸铁件放入到化学除油液中进行去油脱脂处理，完成后取出用清水冲洗一遍后备用；
c.用砂纸对操作b处理后的铸铁件进行表面打磨处理，完成后洗去表面碎屑后备用；
（2）燃烧除油处理：
将步骤（1）处理后的铸铁件放入到密闭罐内，先将密闭罐内的温度升至220℃，压力增至1.4MPa，保温保压处理7min后快速卸温卸压，然后向密闭罐内通入燃烧介质燃烧加热对铸钢工件进行除油处理，完成取出备用；
（3）表层复合处理：
a.将步骤（2）处理后的铸铁件放入到喷丸机内进行喷丸处理，控制喷丸时压缩空气的压力为1.1MPa，完成后取出备用；
b.将操作a处理后的铸铁件浸入到改性处理液中，加热保持改性处理液的温度为58℃，浸泡处理14min后取出备用；所述的改性处理液中各成分及其对应重量份为：8份硝酸钠、3份亚硝酸钠、4份硝酸钾、0.4份脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、190份水；
（4）热浸镀锌处理：
将步骤（3）处理后的铸铁件浸入到高温熔融状态的锌溶液中，浸泡镀锌处理43s后取出，自然冷却至室温后即可。
进一步的，步骤（1）操作b中所述的化学除油液为丙酮。
进一步的，步骤（1）操作c中所述的打磨处理具体是先用300目的砂纸进行打磨，然后用500目的砂纸进行打磨，最后用800目的砂纸进行打磨。
进一步的，步骤（2）中所述的快速卸温卸压处理是在8s内将密闭罐内的温度和压力降至常温常压。
进一步的，步骤（2）中所述的除油处理时，加热控制密闭罐内的温度为370℃，保温燃烧处理的时长为38min，所用的燃烧介质为天然气。
进一步的，步骤（3）操作a中所述的喷丸处理时所用的喷丸介质是金刚砂，其颗粒大小为80目，喷嘴与铸钢工件的距离为105mm，喷射的角度为90°。
进一步的，步骤（3）操作b中所述的改性处理液浸泡处理时，还施加了频率为72kHz的超声波进行处理。
进一步的，步骤（4）中所述的高温熔融状态的锌溶液温度为480℃，所述锌溶液中还含有质量分数为10%的纳米二氧化硅。
实施例3
一种提升铸铁件防腐性能的加工工艺，包括如下步骤：
（1）表面预处理：
a.先将铸铁件放入退火炉中进行退火处理，完成后取出备用；
b.将操作a处理后的铸铁件放入到化学除油液中进行去油脱脂处理，完成后取出用清水冲洗一遍后备用；
c.用砂纸对操作b处理后的铸铁件进行表面打磨处理，完成后洗去表面碎屑后备用；
（2）燃烧除油处理：
将步骤（1）处理后的铸铁件放入到密闭罐内，先将密闭罐内的温度升至230℃，压力增至1.5MPa，保温保压处理8min后快速卸温卸压，然后向密闭罐内通入燃烧介质燃烧加热对铸钢工件进行除油处理，完成取出备用；
（3）表层复合处理：
a.将步骤（2）处理后的铸铁件放入到喷丸机内进行喷丸处理，控制喷丸时压缩空气的压力为1.2MPa，完成后取出备用；
b.将操作a处理后的铸铁件浸入到改性处理液中，加热保持改性处理液的温度为60℃，浸泡处理15min后取出备用；所述的改性处理液中各成分及其对应重量份为：10份硝酸钠、4份亚硝酸钠、5份硝酸钾、0.5份脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、200份水；
（4）热浸镀锌处理：
将步骤（3）处理后的铸铁件浸入到高温熔融状态的锌溶液中，浸泡镀锌处理45s后取出，自然冷却至室温后即可。
进一步的，步骤（1）操作b中所述的化学除油液为丙酮。
进一步的，步骤（1）操作c中所述的打磨处理具体是先用300目的砂纸进行打磨，然后用500目的砂纸进行打磨，最后用800目的砂纸进行打磨。
进一步的，步骤（2）中所述的快速卸温卸压处理是在8s内将密闭罐内的温度和压力降至常温常压。
进一步的，步骤（2）中所述的除油处理时，加热控制密闭罐内的温度为380℃，保温燃烧处理的时长为40min，所用的燃烧介质为天然气。
进一步的，步骤（3）操作a中所述的喷丸处理时所用的喷丸介质是金刚砂，其颗粒大小为80目，喷嘴与铸钢工件的距离为110mm，喷射的角度为90°。
进一步的，步骤（3）操作b中所述的改性处理液浸泡处理时，还施加了频率为74kHz的超声波进行处理。
进一步的，步骤（4）中所述的高温熔融状态的锌溶液温度为490℃，所述锌溶液中还含有质量分数为11%的纳米二氧化硅。
对比实施例1
本对比实施例1与实施例2相比，在步骤（2）燃烧除油处理中省去将铸铁件放入到密闭罐内进行升温升压、降温降压的处理操作，直接进行燃烧加热去油处理，除此外的方法步骤均相同。
对比实施例2
本对比实施例2与实施例2相比，省去步骤（3）表层复合处理的操作a处理，除此外的方法步骤均相同。
对比实施例3
本对比实施例3与实施例2相比，省去步骤（3）表层复合处理的操作b处理，除此外的方法步骤均相同。
对比实施例4
本对比实施例4与实施例2相比，省去步骤（4）热浸镀锌处理锌溶液中的纳米二氧化硅成分，除此外的方法步骤均相同。
对比实施例5
本对比实施例5与实施例2相比，在步骤（2）燃烧除油处理中省去将铸铁件放入到密闭罐内进行升温升压、降温降压的处理操作，直接进行燃烧加热去油处理，并省去步骤（3）表层复合处理的整个操作，同时还省去步骤（4）热浸镀锌处理锌溶液中的纳米二氧化硅成分，除此外的方法步骤均相同。
对照组
现有的铸铁件表面热浸镀锌处理工艺。
为了对比本发明效果，选用HT250铸铁材料，将其加工成相同规格的板材试样（长宽高分别为：25cm×15cm×0.8cm），然后放入到机械润滑油中浸泡处理5h后取出，沥干表面润滑油后再用棉纱擦拭一遍后，再分别用上述实施例2、对比实施例1、对比实施例2、对比实施例3、对比实施例4、对比实施例5、对照组所述的方法进行处理，完成后对各组处理后的试样进行性能测试，具体对比数据如下表1所示：
表1
耐应力腐蚀时长（h） 表面硬度（HV）
实施例2 550 723
对比实施例1 472 705
对比实施例2 464 675
对比实施例3 514 710
对比实施例4 480 628
对比实施例5 405 587
对照组 392 581
注：上表1中所述的耐应力腐蚀时长参照GB/T17898-1999进行测试。
由上表1可以看出，本发明处理方法能有效的改善铸铁件的表面硬度，提升了镀锌层的品质，明显增强了工件的耐应力腐蚀特性，具有很好的使用价值。

Claims (8)

1.一种提升铸铁件防腐性能的加工工艺，其特征在于，包括如下步骤：
（1）表面预处理：
a.先将铸铁件放入退火炉中进行退火处理，完成后取出备用；
b.将操作a处理后的铸铁件放入到化学除油液中进行去油脱脂处理，完成后取出用清水冲洗一遍后备用；
c.用砂纸对操作b处理后的铸铁件进行表面打磨处理，完成后洗去表面碎屑后备用；
（2）燃烧除油处理：
将步骤（1）处理后的铸铁件放入到密闭罐内，先将密闭罐内的温度升至200~230℃，压力增至1.3~1.5MPa，保温保压处理5~8min后快速卸温卸压，然后向密闭罐内通入燃烧介质燃烧加热对铸钢工件进行除油处理，完成取出备用；
（3）表层复合处理：
a.将步骤（2）处理后的铸铁件放入到喷丸机内进行喷丸处理，控制喷丸时压缩空气的压力为1.0~1.2MPa，完成后取出备用；
b.将操作a处理后的铸铁件浸入到改性处理液中，加热保持改性处理液的温度为55~60℃，浸泡处理12~15min后取出备用；所述的改性处理液中各成分及其对应重量份为：7~10份硝酸钠、2~4份亚硝酸钠、3~5份硝酸钾、0.2~0.5份脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、180~200份水；
（4）热浸镀锌处理：
将步骤（3）处理后的铸铁件浸入到高温熔融状态的锌溶液中，浸泡镀锌处理40~45s后取出，自然冷却至室温后即可。
2.根据权利要求1所述的一种提升铸铁件防腐性能的加工工艺，其特征在于，步骤（1）操作b中所述的化学除油液为丙酮。
3.根据权利要求1所述的一种提升铸铁件防腐性能的加工工艺，其特征在于，步骤（1）操作c中所述的打磨处理具体是先用300目的砂纸进行打磨，然后用500目的砂纸进行打磨，最后用800目的砂纸进行打磨。
4.根据权利要求1所述的一种提升铸铁件防腐性能的加工工艺，其特征在于，步骤（2）中所述的快速卸温卸压处理是在8s内将密闭罐内的温度和压力降至常温常压。
5.根据权利要求1所述的一种提升铸铁件防腐性能的加工工艺，其特征在于，步骤（2）中所述的除油处理时，加热控制密闭罐内的温度为360~380℃，保温燃烧处理的时长为35~40min，所用的燃烧介质为天然气。
6.根据权利要求1所述的一种提升铸铁件防腐性能的加工工艺，其特征在于，步骤（3）操作a中所述的喷丸处理时所用的喷丸介质是金刚砂，其颗粒大小为80目，喷嘴与铸钢工件的距离为100~110mm，喷射的角度为90°。
7.根据权利要求1所述的一种提升铸铁件防腐性能的加工工艺，其特征在于，步骤（3）操作b中所述的改性处理液浸泡处理时，还施加了频率为70~74kHz的超声波进行处理。
8.根据权利要求1所述的一种提升铸铁件防腐性能的加工工艺，其特征在于，步骤（4）中所述的高温熔融状态的锌溶液温度为470~490℃，所述锌溶液中还含有质量分数为9~11%的纳米二氧化硅。
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