CN108103291A - 一种铸铁电饭锅内胆的耐蚀处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铸铁电饭锅内胆的耐蚀处理工艺,属于金属材料的腐蚀与防护技术领域。该工艺首先对压铸成型的铸铁锅毛坯进行280‑350℃热处理;然后依次进行车削、砂光处理和喷砂处理,再进行氮化处理和黑化处理;然后将铸铁电饭锅内胆加热至200~300℃,浸入50~90℃的硫酸钠和氢氧化钠的混合溶液中,浸泡时间0.3~1.5小时;再进行热处理后取出并用水冲洗,干燥后即得铸铁电饭锅内胆成品。经该工艺处理后的铸铁电饭锅内胆强度和耐蚀性能显著提高,经5wt.%盐水或氯化铁溶液浸泡腐蚀实验,在200小时内盐水或氯化铁溶液清澈,没有锈色。
Description
技术领域
本发明涉及金属材料的腐蚀与防护技术领域,具体涉及一种铸铁电饭锅内胆的耐蚀处理工艺。
背景技术
铸铁是指含碳量大于4.0%铸造成型。铸铁的性能应用范围很广,铸铁锅已经被人类应用多年,历史悠久,且价格低,产量大。但铸铁耐蚀性较差,而铸铁的表面处理对其防腐性能的优劣起着极为重要的作用。目前,选用铸铁电饭锅内胆,还是一种新的尝试,同时经过氮化与黑化处理后制成成品。
氮化处理是指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。经氮化处理的制品具有优异的耐磨性、耐疲劳性、耐蚀性及耐高温的特性。大部分零件,可以使用气体去油法去油后立刻渗氮。部分零件也需要用汽油清洗比较好,但在渗氮前之最后加工方法若采用抛光、研磨、磨光等,即可能产生阻碍渗氮的表面层,致使渗氮后,氮化层不均匀或发生弯曲等缺陷。黑化处理现在常用的方法为碱性加温发黑,发黑液的主要成分是氢氧化钠和亚硝酸钠,发黑温度一般在125-145℃之间;工艺步骤:1)清洗;2)脱脂:工件必须完全浸入脱脂液中;脱脂液浓度pH值11-13,处理时间5-15min,每过3-5分钟上下抖动几次,药液浓度低于pH值12时补充脱脂粉;3)水洗;4)酸洗:酸洗液浓度pH值2-4,处理时间5-10min;5)水洗;6)发黑:池液浓度pH值2.5-3.5,处理时间5-10min煮沸;7)水洗;8)吹干。
经氮化与黑化处理后的铸铁电饭锅内胆耐蚀性有虽然有一定程度的提高,但经5%盐水浸泡腐蚀实验,仍不能超过25小时,因此使用时有诸多注意事项及弊端,如:使用后及时清洁,避免在高温时清洗,易变形等。
发明内容
为了克服现有铸铁锅电饭锅内胆存在的耐蚀性差的问题,本发明提供一种铸铁电饭锅内胆的耐蚀处理工艺,经该工艺处理后的铸铁电饭锅内胆强度和耐蚀性能显著提高,经5wt.%盐水或氯化铁溶液浸泡腐蚀实验,都能超过200小时。
为实现上述目的,本发明的技术方案是:
一种铸铁电饭锅内胆的耐蚀处理工艺,该工艺包括如下步骤:
(1)对冲压成型的铸铁电饭锅内胆毛坯进行热处理,热处理温度280-350℃,热处理时间0.2~1.0小时;
(2)热处理后的铸铁电饭锅内胆毛坯依次进行车削加工、砂光处理和喷砂处理;通过车削加工和砂光处理使铸铁电饭锅内胆达到设定尺寸且除去其内表面的氧化皮,通过砂光处理和喷砂处理使其内表面均匀光洁;
(3)进行氮化处理和黑化处理;
(4)浸泡处理:将黑化处理后的铸铁电饭锅内胆加热至200~300℃,然后浸入50~90℃的硫酸钠和氢氧化钠的混合溶液中,浸泡时间0.3~1.5小时;
(5)将浸泡处理后的铸铁电饭锅内胆进行热处理,热处理温度290-390℃,热处理时间0.5~1.2小时;
(6)热处理后的铸铁电饭锅内胆取出并用水冲洗,干燥后即得铸铁电饭锅内胆成品。
上述步骤(2)中,采用100粒度砂布轮进行砂光处理,以除去铸铁电饭锅内胆毛坯内表面氧化皮和外来杂质,使得其内表面能达到后续喷砂处理的表面光洁度要求。
上述步骤(2)中,所述喷砂处理的过程为:在7个大气压条件下,首先用80目石英砂处理16~25分钟,再用100目石英砂处理20~35分钟,再用50目石英砂处理5~15分钟;该步骤能够使铸铁电饭锅内胆内表面光洁度达到▽9-▽12,同时提高后续氮化处理的氮化层厚度和硬度,并降低氮化处理温度。
上述步骤(3)中,所述氮化处理过程为:将经喷砂处理后的铸铁电饭锅内胆置于氮化炉内,将NH3气直接输进400~550℃的氮化炉内进行渗氮处理,处理时间10~25小时。氮化处理后铸铁内表面产生耐磨和耐腐蚀含氮化合物层,其厚度为0.04~0.05mm,硬度Hv1500~1800。
上述步骤(3)中,黑化处理采用碱性发黑处理工艺,发黑液的成分为氢氧化钠和亚硝酸钠,发黑液pH值为2.5~3.5,处理时间7~15min。
上述步骤(4)浸泡处理过程中,所述硫酸钠和氢氧化钠的混合溶液中,硫酸钠浓度2~20wt.%,氢氧化钠浓度0.9~6wt.%。
本发明具有如下优点及有益效果:
1、本发明首先对铸铁电饭锅内胆毛坯进行车削加工和内表面用100粒度砂布轮进行砂光处理进行砂光处理,已达到铸铁电饭锅内胆尺寸及光洁度要求;然后依次用80目、100目和150石英砂三次处理,使铸铁电饭锅内胆内表面达到表面均匀,同时提高内表面强度并提高耐蚀性,经喷砂处理后的铸铁电饭锅内胆内表面呈现亚光现象。氮化处理后,炒锅再经黑化处理和浸泡处理后进一步提高铸铁电饭锅内胆内表面强度及耐蚀性。
2、本发明耐蚀工艺中采用两次热处理,其中第一次热处理是为了减少由于铸造过程中引起的铸铁电饭锅内胆的残余内应力和缺陷,降低铸铁电饭锅内胆局部腐蚀(点蚀)的可能性。第二次热处理工艺是在渗氮、黑化和浸泡之后,其目的是为了提高铸铁电饭锅内胆的锅体与氮化层、氮化层和黑化层之间的结合能力以及使两者热膨胀具有相互匹配性,减少由于高温引起氮化层和黑化层出现微裂纹。
3、本申请耐蚀工艺中采用了三次喷砂处理,该工艺能够提高氮化和黑化层厚度和结构均匀,降低氮化温度,从而进一步降低成本,并能提高氮化和黑化层的化学稳定性,从而提高铸铁电饭锅内胆的耐腐蚀能力。
4、本申请工艺在氮化和黑化后采用硫酸钠和氢氧化钠混合液对锅体内胆进行浸泡处理,该混合溶液及浓度的限定是根据铸铁电饭锅的材料成分和微观结构、氮化和黑化层的电子结构和价带结构所设计提出,能够减少氮化和黑化层的缺陷,减少氮化和黑化层表面对氯离子和氢离子的吸附能力,进而减少铸铁电饭锅内胆的局部和全面腐蚀。
5、本申请对铸铁电饭锅采用特定的耐蚀处理工艺,其最终效果是:(1)显著提高铸铁电饭锅内胆的耐腐蚀性能,(2)即使出现腐蚀,也为均匀腐蚀,腐蚀的氧化物不会粘锅的表面,以便清洗。
6、本发明工艺处理后的铸铁电饭锅内胆,经5wt.%盐水或氯化铁溶液浸泡腐蚀实验,200小时内溶液清澈,没有锈色。
附图说明
图1为实施例1制备的铸铁电饭锅内胆经120小时浸泡腐蚀实验结果。
图2为实施例2制备的铸铁电饭锅内胆经120小时浸泡腐蚀实验结果。
图3为对比例1制备的铸铁电饭锅内胆经120小时浸泡腐蚀实验结果。
具体实施方式
以下结合附图及实施例详述本发明。
以下实施例和对比例中所述黑化处理采用常规碱性发黑处理工艺,发黑液的主要成分是氢氧化钠和亚硝酸钠,发黑温度在135~155℃之间;具体过程为:(1)工件清洗后进行脱脂处理,脱脂过程:工件完全浸入脱脂液中;脱脂液浓度pH值12~14,处理时间5~15min,每过3~5分钟上下抖动几次,药液浓度低于pH12时补充脱脂粉;(2)水洗;(3)酸洗:酸洗液浓度pH值2~4,处理时间5~10min;(4)水洗;(5)发黑:池液浓度pH值2.5~3.5,处理时间5~10min煮沸;(6)水洗并吹干。
所述氮化处理过程为:将铸铁电饭锅内胆置于氮化炉内,将NH3气直接输进400-550度的氮化炉内进行渗氮处理,处理时间12小时。
实施例1
本实施例以HT200为铸铁电饭锅内胆,具体工艺过程如下:
(1)对压铸成型的铸铁电饭锅内胆毛坯进行热处理,热处理温度310℃,热处理时间0.5小时;
(2)热处理后的铸铁电饭锅内胆毛坯进行车削加工,使尺寸达到规定;然后毛坯采用100粒度砂布轮进行砂光处理,除去铸铁电饭锅内胆内表面的锈迹及杂质并达到一定光洁度;然后进行三次喷砂处理,喷砂处理过程为:在7个大气压条件下,首先用80目石英砂处理20分钟,再用100目石英砂处理20分钟,再用50目石英砂处理10分钟;经喷砂处理后铸铁电饭锅内胆内表面光洁度达到▽10。
(3)氮化处理:氮化处理温度400℃,处理过程为:将铸铁电饭锅内胆置于氮化炉内,将NH3气直接输进氮化炉内进行渗氮处理,处理时间20小时;氮化处理后铸铁电饭锅内胆内表面产生含氮化合物层,其厚度为0.042mm,硬度Hv为1700。
(4)黑化处理;
(5)浸泡处理:将炒锅加热至260℃,然后浸入80℃的硫酸钠和氢氧化钠的混合水溶液中,浸泡时间30min。混合溶液中硫酸钠浓度10wt.%,氢氧化钠浓度3wt.%。
(6)将浸泡处理后的铸铁电饭锅内胆进行热处理,热处理温度350℃,热处理时间1小时;
(7)经再次热处理后的铸铁电饭锅内胆取出用水冲洗,干燥后即得铸铁电饭锅内胆成品。
对比例1
本例为现有铸铁电饭锅内胆,是以HT200为铸铁牌号,具体过程如下:
(1)压铸成型,对铸铁电饭锅内胆毛坯表面进行车削及砂光处理,达到要求尺寸和表面光洁度;
(2)氮化处理:氮化处理温度600℃,炒锅内表面产生的含氮化合物层,其厚度为0.02mm,硬度Hv为1300。
(3)黑化处理;
(4)经黑化处理后的铸铁电饭锅内胆取出用水冲洗,干燥后即得成品。
实施例2
本实施例以铸铁牌号HT200为原材料,具体制和过程如下:
(1)对压铸成型的铸铁电饭锅内胆内胆毛坯进行热处理,热处理温度325℃,热处理时间0.8小时;
(2)热处理后的铸铁电饭锅内胆毛坯进行车削和采用100粒度砂布轮进行砂光处理,以达到设计尺寸和一定光洁度;然后进行三次喷砂处理,喷砂处理过程为:在7个大气压条件下,首先用80目石英砂处理20分钟,再用100目石英砂处理20分钟,再用50目石英砂处理8分钟;经喷砂处理后铸铁电饭锅内胆内表面光洁度达到▽10。
(3)氮化处理:氮化处理温度450℃,铸铁电饭锅内胆内表面产生的含氮化合物层,其厚度为0.045mm,硬度Hv为1800。
(4)黑化处理;
(5)浸泡处理:将铸铁电饭锅内胆加热至260℃,然后浸入50℃的硫酸钠和氢氧化钠的混合水溶液中,浸泡时间30min。混合溶液中硫酸钠浓度15wt.%,氢氧化钠浓度2wt.%。
(6)将浸泡处理后的铸铁电饭锅内胆进行热处理,热处理温度370℃,热处理时间1小时;
(7)经再次热处理后的铸铁电饭锅内胆取出用水冲洗,干燥后即得铸铁电饭锅内胆成品。
将上述实施例1-2及对比例制备的铸铁电饭锅内胆进行浸泡腐蚀实验,即将铸铁电饭锅内胆在室温5wt.%的NaCl水溶液中浸泡处理。实验结果表明,采用本发明工艺制备的铸铁电饭锅内胆在120小时内浸泡无锈蚀现象出现(实施例1浸泡120小时,如图1;实施例2浸泡120小时,如图2),而现有工艺制备的铸铁电饭锅内胆浸泡120小时的结果如图3。
Claims (7)
1.一种铸铁电饭锅内胆的耐蚀处理工艺,其特征在于:该工艺包括如下步骤:
(1)对压铸成型的铸铁电饭锅内胆毛坯进行热处理,热处理温度280-350℃,热处理时间0.2~1.0小时;
(2)热处理后的铸铁电饭锅内胆毛坯内表面依次进行车削加工、砂光处理和喷砂处理;通过车削加工和砂光处理使铸铁电饭锅内胆达到设定尺寸且除去其内表面的氧化皮,通过砂光处理和喷砂处理使其内表面均匀光洁;
(3)进行氮化处理和黑化处理;
(4)浸泡处理:将黑化处理后的铸铁电饭锅内胆加热至200~300℃,然后浸入50~90℃的硫酸钠和氢氧化钠的混合溶液中,浸泡时间0.3~1.5小时;
(5)将浸泡处理后的铸铁电饭锅内胆进行热处理,热处理温度290-390℃,热处理时间0.5~1.2小时;
(6)热处理后的铸铁电饭锅内胆取出并用水冲洗,干燥后即得铸铁电饭锅内胆成品。
2.根据权利要求1所述的铸铁电饭锅内胆的耐蚀处理工艺,其特征在于:步骤(2)中,采用100粒度砂布轮进行砂光处理,以除去铸铁电饭锅内胆毛坯内表面氧化皮和外来杂质,使得其内表面能达到后续喷砂处理的表面光洁度要求。
3.根据权利要求1所述的铸铁电饭锅内胆的耐蚀处理工艺,其特征在于:步骤(2)中,所述喷砂处理的过程为:在7个大气压条件下,首先用80目石英砂处理16~25分钟,再用100目石英砂处理20~35分钟,再用50目石英砂处理5~15分钟;经喷砂处理后铸铁电饭锅内胆内表面光洁度达到▽9-▽12。
4.根据权利要求1所述的铸铁电饭锅内胆的耐蚀处理工艺,其特征在于:步骤(3)中,所述氮化处理过程为:将经喷砂处理后的铸铁电饭锅内胆置于氮化炉内,将NH3气直接输进400~550℃的氮化炉内进行渗氮处理,处理时间10~25小时。
5.根据权利要求1或4所述的铸铁电饭锅内胆的耐蚀处理工艺,其特征在于:氮化处理后铸铁内表面产生含氮化合物层,其厚度为0.04~0.05mm,硬度Hv 1500~1800。
6.根据权利要求1所述的铸铁电饭锅内胆的耐蚀处理工艺,其特征在于:步骤(3)中,黑化处理采用碱性发黑处理工艺,发黑液的成分为氢氧化钠和亚硝酸钠,发黑液pH值为2.5~3.5,处理时间7~15min。
7.根据权利要求1所述的铸铁电饭锅内胆的耐蚀处理工艺,其特征在于:步骤(4)浸泡处理过程中,所述硫酸钠和氢氧化钠的混合溶液中,硫酸钠浓度2~20wt.%,氢氧化钠浓度0.9~6wt.%。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20180601 |