CN108642394B - 一种20CrMnTi钢被动斜齿轮轴的耐腐蚀金属涂层 - Google Patents

一种20CrMnTi钢被动斜齿轮轴的耐腐蚀金属涂层 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种20CrMnTi钢被动斜齿轮轴的耐腐蚀金属涂层，钢被动斜齿轮轴化学元素成分及其质量百分含量为：C：0.18％‑0.22％，Si：0.25％‑0.3％，Mn：0.5％‑0.9％，Cr：1.2％‑2.0％，Ti：0.02％‑0.08％，P<0.04％，S<0.04％，所述余量为铁；所述耐腐蚀金属涂层的化学元素成分及其质量百分含量为：C：0.14‑0.16％，Cr：20‑30％，Ni：12.25‑15.43％，Al:1.5‑3％，Ti:0.1‑0.2％，Cu：0.3‑0.5％，Mg：0.13‑0.15％，Re:0.3‑0.5％，La：0.32‑0.38％，Ce：0.2‑0.52％，所述余量为铁；所述耐腐蚀金属涂层经过制备粉芯丝材、表面处理、喷涂工艺、第二次回火处理制备得到。本发明的耐腐蚀金属涂层能提高被动斜齿轮轴的耐腐蚀性能和耐磨性能，增加被动斜齿轮轴的使用寿命。

Description

一种20CrMnTi钢被动斜齿轮轴的耐腐蚀金属涂层
技术领域
本发明涉及提高机械部件耐腐蚀性能和耐磨性能的技术领域，特别涉及一种20CrMnTi钢被动斜齿轮轴的耐腐蚀金属涂层。
背景技术
腐蚀是一种缓慢的化学或电化学过程，它是指金属材料与氧气、水等作用而导致自身失效和破坏的自然现象。因为传动件需要长期运行，运行的温度高，空气潮湿，对传动轴和传动齿轮等部件造成腐蚀，从而导致设备损坏的问题给生产带来了巨大的损失。因此，需要在传动部件上喷涂一层防腐蚀的金属涂层来提高传动部件的耐腐蚀性能，延长传动部件的使用寿命。然而，不同喷涂工艺会影响金属涂层的孔隙率的大小，而孔隙率对金属涂层性能的影响则至关重要，一般的防腐蚀金属涂层的喷涂工艺仅对传动部件表面进行喷涂，并未结合传动部件的锻造工艺进行改进，喷涂防腐蚀涂层的孔隙率大，进而金属涂层的的致密性差，金属涂层的耐腐蚀性能不强，不能达到传动部件抗腐蚀性能的要求。因此，需要研制一种新型传动部件的耐腐蚀金属涂层。
发明内容
本发明的目的在于提供一种20CrMnTi钢被动斜齿轮轴的耐腐蚀金属涂层，旨在提高被动斜齿轮轴的防腐蚀性能和耐磨性能，进而增加被动斜齿轮轴的使用寿命。
本发明提供一种20CrMnTi钢被动斜齿轮轴的耐腐蚀金属涂层，所述20CrMnTi钢被动斜齿轮轴化学元素成分及其质量百分含量为：C：0.18%-0.22%，Si：0.25%-0.3%，Mn：0.5%-0.9%，Cr：1.2%-2.0%，Ti：0.02%-0.08%，P<0.04%，S<0.04%，所述余量为铁；所述耐腐蚀金属涂层的化学元素成分及其质量百分含量为：C：0.14-0.16%，Cr：20-30%，Ni：12.25-15.43%，Al:1.5-3%，Ti:0.1-0.2%，Cu：0.3-0.5%，Mg：0.13-0.15%，Re:0.3-0.5%，La：0.32-0.38%，Ce：0.2-0.52%，所述余量为铁；所述耐腐蚀金属涂层的处理工艺按以下步骤进行：
步骤S1：制备粉芯丝材：将C、Cr、Ni、Al、Ti、Cu、Mg、Re、La、Ce通过混粉、成型、拉拔，得到粉芯丝材；
步骤S2：表面处理：20CrMnTi钢被动斜齿轮轴经过两级淬火后，放入RX3箱式电炉中进行第一次回火处理；
步骤S3：喷涂工艺：经过第一次回火后的20CrMnTi钢被动斜齿轮轴立即将粉芯丝材喷涂至齿轮表面形成耐腐蚀金属涂层；
步骤S4：第二次回火处理：然后对喷涂后的20CrMnTi钢被动斜齿轮轴进行第二次回火处理。
作为本发明的进一步改进，步骤S2中的第一次回火处理的工艺为：回火温度为500-650℃，保温2h，油冷至室温。
作为本发明的进一步改进，步骤S4的第二次回火处理的工艺为：回火温度650-700℃，保温1.5h，鼓风空冷至室温。
作为本发明的进一步改进，步骤S3中喷涂工艺参数为：电压28-30V，电流160-240A，喷涂距离为80-100mm，压缩空气压力为0.4-0.6MPa。
作为本发明的进一步改进，步骤S3中喷涂工艺参数为：电压30V，电流220A，喷涂距离为80mm，压缩空气压力为0.4MPa。
作为本发明的进一步改进，耐腐蚀金属涂层的成分按质量百分比为：C：0.15-0.16%，Cr：25-30%，Ni：14.25-15.43%，Al:2.0-3%，Ti:0.15-0.2%，Cu：0.4-0.5%，Mg：0.14-0.15%，Re:0.4-0.5%，La：0.35-0.38%，Ce：0.35-0.52%，所述余量为铁。
作为本发明的进一步改进，所述耐腐蚀金属涂层的厚度为：0.3-0.5mm。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1.本发明区别于一般的仅对成品传动部件表面进行喷涂防腐蚀金属涂层的喷涂工艺，结合被动斜齿轮轴未形成成品时的生产热处理工艺进行改进，喷涂防腐蚀涂层的孔隙率小，进而金属涂层的的致密性高，金属涂层的防剥离强度大，从而得到的防腐蚀金属涂层的防腐蚀性能高。
2.本发明在第一次回火后对被动斜齿轮轴进行喷涂，防腐蚀金属涂层之后与被动斜齿轮轴在高温下停留时间长，防腐蚀金属涂层中的Cr、C、Ni、Ce等元素过渡到了被动斜齿轮轴中，再经过第二次回火，过渡到被动斜齿轮轴内的元素发挥作用，Ce元素细化被动斜齿轮轴内部组织，内部应力消除修复淬火后的裂纹，也扩大了被动斜齿轮轴在锻造时Cr、C、Ce元素的含量界限，以涂层的方式提高了被动斜齿轮轴Cr、C、Ni等元素含量，提高了被动斜齿轮轴的硬度、强度和韧性。
3.本发明采用稀土元素Ce，可明显改善材料的组织性能，提高晶粒细化程度, 增加粉芯丝材的致密性，进而缩小涂层表面的孔隙，在第一次回火后喷涂在高温表面形成涂层，涂层接触高温基体的时间长，Ce元素渗透进入被动斜齿轮轴中，能使被动斜齿轮轴晶粒更加细小，杂乱，有效的分割原奥氏体晶粒，限制第二次回火相变组织的长大空间，达到细化组织并使原奥氏体晶粒内亚组织多样化，从而增加被动斜齿轮轴的冲击韧性。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，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。
本发明披露了一种20CrMnTi钢被动斜齿轮轴的耐腐蚀金属涂层，具体实施方式如下。
实施例1
本发明提供一种20CrMnTi钢被动斜齿轮轴的耐腐蚀金属涂层，所述20CrMnTi钢被动斜齿轮轴化学元素成分及其质量百分含量为：C：0.18%-0.22%，Si：0.25%-0.3%，Mn：0.5%-0.9%，Cr：1.2%-2.0%，Ti：0.02%-0.08%，P<0.04%，S<0.04%，所述余量为铁；所述耐腐蚀金属涂层的化学元素成分及其质量百分含量为：C：0.14%，Cr：20%，Ni：12.25%，Al:1.5%，Ti:0.1%，Cu：0.3%，Mg：0.13%，Re:0.3%，La：0.32%，Ce：0.2%，所述余量为铁；所述耐腐蚀金属涂层的处理工艺按以下步骤进行：
步骤S1：制备粉芯丝材：将C、Cr、Ni、Al、Ti、Cu、Mg、Re、La、Ce通过混粉、成型、拉拔，得到粉芯丝材；
步骤S2：表面处理：20CrMnTi钢被动斜齿轮轴经过两级淬火后，放入RX3箱式电炉中进行回火温度为500℃，保温2h，油冷至室温的第一次回火处理；
步骤S3：喷涂工艺：经过第一次回火后的20CrMnTi钢被动斜齿轮轴立即将粉芯丝材在参数为电压28-30V，电流160-240A，喷涂距离为80-100mm，压缩空气压力为0.4-0.6MPa的条件下喷涂至齿轮表面形成耐腐蚀金属涂层，耐腐蚀涂层的厚度为0.3mm；
步骤S4：第二次回火处理：然后对喷涂后的20CrMnTi钢被动斜齿轮轴进行第二次回火处理，回火温度650℃，保温1.5h，鼓风空冷至室温。
实施例2
本发明提供一种20CrMnTi钢被动斜齿轮轴的耐腐蚀金属涂层，所述20CrMnTi钢被动斜齿轮轴化学元素成分及其质量百分含量为：C：0.18%-0.22%，Si：0.25%-0.3%，Mn：0.5%-0.9%，Cr：1.2%-2.0%，Ti：0.02%-0.08%，P<0.04%，S<0.04%，所述余量为铁；所述耐腐蚀金属涂层的化学元素成分及其质量百分含量为：C：0.16%，Cr：30%，Ni：15.43%，Al:3%，Ti:0.2%，Cu：0.5%，Mg：0.15%，Re:0.5%，La：0.38%，Ce：0.52%，所述余量为铁；所述耐腐蚀金属涂层的处理工艺按以下步骤进行：
步骤S1：制备粉芯丝材：将C、Cr、Ni、Al、Ti、Cu、Mg、Re、La、Ce通过混粉、成型、拉拔，得到粉芯丝材；
步骤S2：表面处理：20CrMnTi钢被动斜齿轮轴经过两级淬火后，放入RX3箱式电炉中进行回火温度为650℃，保温2h，油冷至室温的第一次回火处理；
步骤S3：喷涂工艺：经过第一次回火后的20CrMnTi钢被动斜齿轮轴立即将粉芯丝材在参数为电压28-30V，电流160-240A，喷涂距离为80-100mm，压缩空气压力为0.4-0.6MPa的条件下喷涂至齿轮表面形成耐腐蚀金属涂层，耐腐蚀涂层的厚度为0.5mm；
步骤S4：第二次回火处理：然后对喷涂后的20CrMnTi钢被动斜齿轮轴进行第二次回火处理，回火温度700℃，保温1.5h，鼓风空冷至室温。
实施例3
本发明提供一种20CrMnTi钢被动斜齿轮轴的耐腐蚀金属涂层，所述20CrMnTi钢被动斜齿轮轴化学元素成分及其质量百分含量为：C：0.18%-0.22%，Si：0.25%-0.3%，Mn：0.5%-0.9%，Cr：1.2%-2.0%，Ti：0.02%-0.08%，P<0.04%，S<0.04%，所述余量为铁；所述耐腐蚀金属涂层的化学元素成分及其质量百分含量为：C：0.15%，Cr：25%，Ni：14.25%，Al:2%，Ti:0.15%，Cu：0.4%，Mg：0.14%，Re:0.4%，La：0.35%，Ce：0.35%，所述余量为铁；所述耐腐蚀金属涂层的处理工艺按以下步骤进行：
步骤S1：制备粉芯丝材：将C、Cr、Ni、Al、Ti、Cu、Mg、Re、La、Ce通过混粉、成型、拉拔，得到粉芯丝材；
步骤S2：表面处理：20CrMnTi钢被动斜齿轮轴经过两级淬火后，放入RX3箱式电炉中进行回火温度为600℃，保温2h，油冷至室温的第一次回火处理；
步骤S3：喷涂工艺：经过第一次回火后的20CrMnTi钢被动斜齿轮轴立即将粉芯丝材在参数为电压28-30V，电流160-240A，喷涂距离为80-100mm，压缩空气压力为0.4-0.6MPa的条件下喷涂至齿轮表面形成耐腐蚀金属涂层，耐腐蚀涂层的厚度为0.4mm；
步骤S4：第二次回火处理：然后对喷涂后的20CrMnTi钢被动斜齿轮轴进行第二次回火处理，回火温度680℃，保温1.5h，鼓风空冷至室温。
选取制备好的被动斜齿轮轴作为样品按照GB/T9286-1998进行附着性能的测试、按照GB 1763-1989标准常温耐盐水法进行耐盐水性能测试、按照GB/T1771-1991标准进行耐盐雾性能的测试结果如下：表1为被动斜齿轮轴的耐腐蚀性能测试结果。
Figure DEST_PATH_IMAGE001
实施例1-3的结果表明，本发明提供的防腐蚀金属涂层的附着性能好，耐盐水和耐盐雾性能高。
以上对本发明所提供的一种20CrMnTi钢被动斜齿轮轴的耐腐蚀金属涂层。本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (1)

1.一种20CrMnTi钢被动斜齿轮轴的耐腐蚀金属涂层，其特征在于：所述20CrMnTi钢被动斜齿轮轴化学元素成分及其质量百分含量为：C：0.18%-0.22%，Si：0.25%-0.3%，Mn：0.5%-0.9%，Cr：1.2%-2.0%，Ti：0.02%-0.08%，P<0.04%，S<0.04%，余量为铁；所述耐腐蚀金属涂层的成分按质量百分比为：C：0.15-0.16%，Cr：25-30%，Ni：14.25-15.43%，Al:2.0-3%，Ti:0.15-0.2%，Cu：0.4-0.5%，Mg：0.14-0.15%，Re:0.4-0.5%，La：0.35-0.38%，Ce：0.35-0.52%，余量为铁；所述耐腐蚀金属涂层的处理工艺按以下步骤进行：
步骤S1：制备粉芯丝材：将C、Cr、Ni、Al、Ti、Cu、Mg、Re、La、Ce通过混粉、成型、拉拔，得到粉芯丝材；
步骤S2：表面处理：20CrMnTi钢被动斜齿轮轴经过两级淬火后，放入RX3箱式电炉中进行第一次回火处理，回火温度为500-650℃，保温2h，油冷至室温；
步骤S3：喷涂工艺：经过第一次回火后的20CrMnTi钢被动斜齿轮轴立即将粉芯丝材喷涂至齿轮表面形成耐腐蚀金属涂层，喷涂工艺参数为电压30V，电流220A，喷涂距离为80mm，压缩空气压力为0.4MPa；
步骤S4：第二次回火处理：然后对喷涂后的20CrMnTi钢被动斜齿轮轴进行第二次回火处理，回火温度650-700℃，保温1.5h，鼓风空冷至室温；
所述耐腐蚀金属涂层的厚度为：0.3-0.5mm。
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