CN107794493A - 一种低温盐浴氮化的盐浴配方及其盐浴氮化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低温盐浴氮化的盐浴配方及其盐浴氮化方法，采用KCNO、NaCNO、Li2CO3作为盐浴配方，实现低温盐浴氮化。本发明的盐浴配方具有较低的熔点，盐熔点不高于380℃，使盐浴在工作温度具有良好的流动性，保证盐浴氮化处理的均匀性；Li+的在氮化过程中起促渗作用，同时有助于降低盐浴的熔点，本发明的方法使奥氏体不锈钢氮化处理后具有高硬度、高耐磨性的同时，也具有优良耐腐蚀性能。

Description

一种低温盐浴氮化的盐浴配方及其盐浴氮化方法
技术领域
本发明涉及金属表面处理领域，尤其涉及一种低温盐浴氮化的盐浴配方及其盐浴氮化方法。
背景技术
奥氏体不锈钢具有良好的抗腐蚀性能，并具有良好的韧性、易加工性、焊接性及耐热性，但缺点是硬度、抗磨损性能、抗疲劳性能较低。渗氮是在一定温度下、一定介质中使氮原子渗入工件表层的化学热处理工艺。常见有液体渗氮、气体渗氮、离子渗氮。对奥氏体不锈钢进行渗氮处理，是一种有效的表面强化方法。液体渗氮又称盐浴氮化处理，一种金属熔盐表面强化改性技术。将工件在两种不同性质的熔融盐液中先后进行处理，使多种元素同时渗入金属表面，形成由几种化合物组成的复合渗层，使金属表面得到强化改性，耐磨性、抗蚀性和耐疲劳性同时得到大幅度提高。此工艺优点：受热均匀变形量小，少无氧化脱碳，加热快，能很快转变工件内部组织结构，保温性能和加热均匀性能好，可以进行固溶处理加热，适用性广泛，可进行近乎无氧化的出货处理等。同时投资少，周期短，质量好，成本低，消耗小，目前新开发的渗剂基本上无毒、无污染，具有很好的经济效益。
由于不锈钢的耐蚀性能主要是因为钢中添加了铬元素。铬元素在不锈钢表面形成的一层致密的氧化膜，对环境中的腐蚀起到了屏蔽的作用。常规渗氮处理会破坏奥氏体不锈钢的耐蚀性能是因为在高温条件下(520℃以上)，高温处理容易导致工件的形变，并且奥氏体不锈钢中的铬原子容易与氮原子结合，生成氮化铬并首先析出在渗氮层奥氏体晶界上，并形成网状分布；同时由于铬原子半径较大，内部铬很难扩散到表层贫铬层，这样就造成了表面局部贫铬，不容易形成致密Cr2O3的氧化膜。氧化膜被破坏后对奥氏体不锈钢耐蚀性能的损害很大。因此破坏了其防锈机理，使不锈钢变得容易生锈，虽然提高了硬度耐磨性，但耐腐蚀性的降低也制约了该工艺的应用。
奥氏体不锈钢盐浴氮化处理的关键在于温度、时间和氮势，渗氮层的形成过程是通过氮的扩散完成的。当氮在晶体里达到一定温度时，将与铬原子发生化合反应，这基本是一个不可逆过程，所以减少该反应的发生是解决问题的关键。因此，需求一种低温盐浴氮化的盐浴配方和盐浴氮化方法，对奥氏体不锈钢进行表面盐浴氮化处理，以提高其硬度、耐磨性，同时避免破坏其耐腐蚀性能。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种低温盐浴氮化的盐浴配方及其盐浴氮化方法，针对现有技术中的不足，采用低温盐浴氮化，避免奥氏体不锈钢表面局部贫铬，解决了奥氏体不锈钢在盐浴氮化过程中，当氮在晶体里达到一定温度时，将与铬原子发生化合反应，导致奥氏体不锈钢表面多的致密Cr2O3氧化膜被破坏，耐腐蚀性能降低的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种低温盐浴氮化的盐浴配方，包括KCNO、NaCNO、Li2CO3；熔融状态时，氰酸根离子的浓度不低于38％。
作为发明的一种优选方案，所述盐浴配方中各成分所占的重量占比为：
KCNO 40-60％
NaCNO 20-40％
Li2CO3 2-10％。
作为发明的一种优选方案，所述Li2CO3在盐浴配方中所占的重量占比为5-8％。
作为发明的一种优选方案，所述盐浴配方中各成分所占的重量占比为：
KCNO 56.5％
NaCNO 37.0％
Li2CO3 6.5％。
一种低温盐浴氮化的盐浴氮化方法，包括以下步骤：
步骤1,脱脂；在清水中加入碱性脱脂剂，然后加热至60-70℃，对奥氏体不锈钢进行脱脂处理，去除表面的污垢和油渍；
步骤2，过滤清洗；用清水对奥氏体不锈钢表面进行喷淋冲洗，然后在70-90℃的热水中漂洗三次；
步骤3，盐浴氮化；采用权利要求1所述的盐浴配方，混合搅拌均匀，加热至380℃-400℃，熔融；然后对奥氏体不锈钢进行盐浴处理，盐浴氮化处理温度在400℃-450℃之间，处理时间为4-8小时。
作为本发明的一种优选方案，在步骤2漂洗之后对奥氏体不锈钢进行烘干预热，在80-120℃烘干15-30分钟，然后预热至200-250℃。
作为本发明的一种优选方案，步骤3中，盐浴氮化处理温度控制在 420℃，处理时间为6小时，盐浴氮化后，在氮气环境下对奥氏体不锈钢逐渐减低温度冷却，冷却时间30-60分钟，冷却至60-80℃。
通过上述技术方案，本发明技术方案的有益效果是：本发明的盐浴配方具有较低的熔点，盐熔点不高于380℃，使盐浴在工作温度具有良好的流动性，保证盐浴氮化处理的均匀性；Li+的在氮化过程中起促渗作用，同时有助于降低盐浴的熔点，本发明的方法使奥氏体不锈钢氮化处理后具有高硬度、高耐磨性的同时，也具有优良耐腐蚀性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例4盐浴氮化后的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，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作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。
实施例1
一种低温盐浴氮化的盐浴配方，所述盐浴配方中各成分所占的重量占比为：
KCNO 60％
NaCNO 38％
Li2CO3 2％
采用上述盐浴配方进行低温盐浴氮化的方法，包括以下步骤：
步骤1,脱脂；在清水中加入碱性脱脂剂，然后加热至60-70℃，对奥氏体不锈钢进行脱脂处理，去除表面的污垢和油渍；
步骤2，过滤清洗；用清水对奥氏体不锈钢表面进行喷淋冲洗，然后在70-90℃的热水中漂洗三次；
步骤3，盐浴氮化；采用上述盐浴配方，混合搅拌均匀，加热至380℃ -400℃，熔融；然后对奥氏体不锈钢进行盐浴处理，盐浴氮化处理温度在 450℃之间，处理时间为4小时。
本实施例得到的渗氮后的奥氏体不锈钢渗层为表面光洁的白亮层，具有良好的耐腐蚀性能，盐雾试验可达500小时以上，渗层厚度达到10微米。
实施例2
一种低温盐浴氮化的盐浴配方，所述盐浴配方中各成分所占的重量占比为：
KCNO 55％
NaCNO 40％
Li2CO3 5％
采用上述盐浴配方进行低温盐浴氮化的方法，包括以下步骤：
步骤1,脱脂；在清水中加入碱性脱脂剂，然后加热至60-70℃，对奥氏体不锈钢进行脱脂处理，去除表面的污垢和油渍；
步骤2，过滤清洗；用清水对奥氏体不锈钢表面进行喷淋冲洗，然后在70-90℃的热水中漂洗三次；
步骤3，盐浴氮化；采用上述盐浴配方，混合搅拌均匀，加热至380℃ -400℃，熔融；然后对奥氏体不锈钢进行盐浴处理，盐浴氮化处理温度在 400℃，处理时间为8小时。
本实施例得到的渗氮后的奥氏体不锈钢渗层为表面光洁的白亮层，具有良好的耐腐蚀性能，盐雾试验可达500小时以上，渗层厚度达到15微米。
实施例3
一种低温盐浴氮化的盐浴配方，所述盐浴配方中各成分所占的重量占比为：
KCNO 54％
NaCNO 38％
Li2CO3 8％
采用上述盐浴配方进行低温盐浴氮化的方法，包括以下步骤：
步骤1,脱脂；在清水中加入碱性脱脂剂，然后加热至60-70℃，对奥氏体不锈钢进行脱脂处理，去除表面的污垢和油渍；
步骤2，过滤清洗；用清水对奥氏体不锈钢表面进行喷淋冲洗，然后在70-90℃的热水中漂洗三次；漂洗之后对奥氏体不锈钢进行烘干预热，在80-120℃烘干15-30分钟，然后预热至200-250℃；
步骤3，盐浴氮化；采用上述盐浴配方，混合搅拌均匀，加热至380℃ -400℃，熔融；然后对奥氏体不锈钢进行盐浴处理，盐浴氮化处理温度在 430℃之间，处理时间为5小时。
本实施例得到的渗氮后的奥氏体不锈钢渗层为表面光洁的白亮层，具有良好的耐腐蚀性能，盐雾试验可达500小时以上，渗层厚度达到14微米。
实施例4
一种低温盐浴氮化的盐浴配方，所述盐浴配方中各成分所占的重量占比为：
KCNO 56.5％
NaCNO 37.0％
Li2CO3 6.5％。
采用上述盐浴配方进行低温盐浴氮化的方法，包括以下步骤：
步骤1,脱脂；在清水中加入碱性脱脂剂，然后加热至60-70℃，对奥氏体不锈钢进行脱脂处理，去除表面的污垢和油渍；
步骤2，过滤清洗；用清水对奥氏体不锈钢表面进行喷淋冲洗，然后在70-90℃的热水中漂洗三次；漂洗之后对奥氏体不锈钢进行烘干预热，在80-120℃烘干15-30分钟，然后预热至200-250℃；
步骤3，盐浴氮化；采用权利要求1所述的盐浴配方，混合搅拌均匀，加热至380℃-400℃，熔融；然后对奥氏体不锈钢进行盐浴处理，盐浴氮化处理温度在420℃，处理时间为6小时；盐浴氮化后，在氮气环境下对奥氏体不锈钢逐渐减低温度冷却，冷却时间30-60分钟，冷却至60-80℃。
结合图1，本实施例得到的渗氮后的奥氏体不锈钢渗层为表面光洁的白亮层，具有良好的耐腐蚀性能，盐雾试验可达500小时以上，渗层厚度均匀，达到16微米。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种低温盐浴氮化的盐浴配方，其特征在于，包括KCNO、NaCNO、Li2CO3；熔融状态时，氰酸根离子的浓度不低于38％。
2.根据权利要求1所述的低温盐浴氮化的盐浴配方，其特征在于，所述盐浴配方中各成分所占的重量占比为：
KCNO 40-60％
NaCNO 20-40％
Li2CO3 2-10％。
3.根据权利要求2所述的低温盐浴氮化的盐浴配方，其特征在于，所述Li2CO3在盐浴配方中所占的重量占比为5-8％。
4.根据权利要求2所述的低温盐浴氮化的盐浴配方，其特征在于，所述盐浴配方中各成分所占的重量占比为：
KCNO 56.5％
NaCNO 37.0％
Li2CO3 6.5％。
5.一种低温盐浴氮化的盐浴氮化方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1,脱脂；在清水中加入碱性脱脂剂，然后加热至60-70℃，对奥氏体不锈钢进行脱脂处理，去除表面的污垢和油渍；
步骤2，过滤清洗；用清水对奥氏体不锈钢表面进行喷淋冲洗，然后在70-90℃的热水中漂洗三次；
步骤3，盐浴氮化；采用权利要求1所述的盐浴配方，混合搅拌均匀，加热至380℃-400℃，熔融；然后对奥氏体不锈钢进行盐浴处理，盐浴氮化处理温度在400℃-450℃之间，处理时间为4-8小时。
6.根据权利要求5所述的低温盐浴氮化的盐浴氮化方法，其特征在于，在步骤2漂洗之后对奥氏体不锈钢进行烘干预热，在80-120℃烘干15-30分钟，然后预热至200-250℃。
7.根据权利要求6所述的低温盐浴氮化的盐浴氮化方法，其特征在于，步骤3中，盐浴氮化处理温度控制在420℃，处理时间为6小时，盐浴氮化后，在氮气环境下对奥氏体不锈钢逐渐减低温度冷却，冷却时间30-60分钟，冷却至60-80℃。
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