CN110004403A - 一种稀土改性多元复合盐浴离子渗处理工件的改性工业化方法 - Google Patents

一种稀土改性多元复合盐浴离子渗处理工件的改性工业化方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种稀土改性多元复合盐浴离子渗处理工件的改性工业化方法，该方法包括有制备氮化盐成品盐、氧化盐成品盐、调整盐成品盐的步骤，以及维持氮化盐成品中氰酸根浓度的步骤和工件的改性处理步骤。经本发明方法改性后的工件改性层大于50微米，显微硬度值比常规熔盐化学热处理方法提高1/3，显著提高了处理层的防腐、耐磨性能，在达到相同处理效果时，可以降低处理温度，降低了能耗，减小了工件的变形。

Description

一种稀土改性多元复合盐浴离子渗处理工件的改性工业化 方法
技术领域
本发明涉及对工件的表面加工业技术领域，更特别地说，是指一种适用于钢及铁基合金表面稀土改性多元复合盐浴离子渗及对工件的工业化处理方法，是一种能够提高工件表面防腐和耐磨性能的方法。
背景技术
多元复合盐浴离子渗处理是一种新的金属表面强化改性技术。是将工件在两种不同性质的熔融盐液中先后进行处理，使氮、碳多种元素同时渗入金属表面，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的多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提高。主要工艺过程包括装卡、清洗、预热、氮化、氧化、清洗、干燥、浸油等8道工序。
目前的多元复合盐浴离子渗表面处理技术中，由于处理液中存在有毒氰根离子造成环境污染，如法国液压机械与摩擦学研究所(HEF)在做液体硫氰共渗时直接配制了低氰根的盐浴(CN-<质量分数0.8％)，这种方法虽然大大降低了氰根含量，减少了污染程度，但还不能做到完全无公害，清洗工件的水必须经过消毒、中和才能排放。又因现有处理的工件表面的化合物层厚度较浅，硬度提高不明显，降低了工件的抗腐蚀性和耐磨性等性能及使用寿命。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种稀土改性的多元复合盐浴离子渗处理液，具备氰根浓度为0.01％，明显低于目前各类文献报道值有利于环保。
本发明的目的之二是提出一种适用于钢及铁基合金表面的多元复合盐浴离子渗的改性工业化方法。
为了解决现有钢及铁基合金工件表面加工业技术领域中成品盐及处理工艺中存在的问题，本发明提出了一种稀土改性多元复合盐浴离子渗处理工件的改性工业化方法。本发明一方面提出在氮化盐处理液中通过添加稳定剂，保障熔盐处理体系中产生活性氮原子的氰酸根离子浓度稳定；另一方面通过添加氧化剂，在后续的氧化过程中能做到在氮化过程中在化合物层外形成氧化膜，从而使氧化过程仅作为消除工件表面残余氮化盐的步骤存在，缩短了生产周期；在调整盐中添加稳定氰酸根离子浓度的稳定剂达到调整盐的有效成分浓度维护；本发明改性工业化处理过程中，调整盐在添加过程不产生烟尘，达到环保的目的。本发明改性工业化方法中氮化与氧化在同一工序中完成，简化了处理过程，降低了能耗，提高了处理效率。
本发明的一种稀土改性多元复合盐浴离子渗处理工件的改性工业化方法，其特征在于包括有下列步骤：
步骤一：制作氮化盐成品；
步骤11，配制氮化盐原料；
100重量份的氮化盐原料中有30～70重量份的尿素、5～20重量份的碳酸钠、5～20重量份的碳酸钾、0～5重量份的碳酸锂、5～15重量份的氯化钠、0～10重量份的氯化钾、0.5～4重量份的氧化镁、0～5重量份的氢氧化锂、2～7重量份的氯化镧和0～5重量份的硫酸钾；
步骤12，设定A化盐炉的熔盐温度为540～580摄氏度；升温速率为5～20摄氏度/分钟；
步骤13，将氮化盐原料缓慢放入A化盐炉中，随着氮化盐原料的熔化，并使氮化盐原料保持稳定的高度，直至熔融盐液面达到距A化盐炉顶部10cm处，停止加入氮化盐原料；熔融盐在540～580摄氏度下保温2～4小时后，取出；经液氮冷却凝固后，制得氮化盐成品盐；
步骤二：制作氧化盐成品；
步骤21，配制氧化盐原料；
100重量份的氧化盐原料中有50～60重量份的氢氧化钠、20～30重量份的硝酸钾、5～15重量份的氯化钠和5～10重量份的氢氧化锂；
步骤22，设定B化盐炉的熔盐温度为360～390摄氏度；升温速率为5～20摄氏度/分钟；
步骤23，将氧化盐原料缓慢放入B化盐炉中，随着氧化盐原料的熔化，并使氧化盐原料保持稳定的高度，直至熔融盐液面达到距B化盐炉顶部10cm处，停止加入氧化盐原料；熔融盐在360～390摄氏度下保温2～4小时后，取出；经自然冷却至20～40摄氏度后，制得氧化盐成品盐；
步骤三：制作调整盐成品；
步骤31，配制调整盐添加剂；
调整盐添加剂由尿素、氧化镁、氢氧化锂、碳酸锂、硫酸钾和碳酸钠组成；其中，100重量份的调整盐添加剂中有30～60重量份的尿素、5～10重量份的氧化镁、2～10重量份的氢氧化锂、5～30重量份的碳酸钠、2～10重量份的碳酸锂、12～20重量份的硫酸钾；
调整盐添加剂后与氮化盐成品盐按1:5～1:8混合；
步骤32，将步骤13制得的氮化盐成品盐破碎成150～200目粉末，得到氮化盐成品粉末；
步骤33，将步骤31制得的调整盐添加剂与步骤32制得的氮化盐成品粉末混合均匀，得到混合调整盐，将混合调整盐放入C化盐炉中；
步骤34，设定C化盐炉的熔盐温度为540～580摄氏度；升温速率为5～20摄氏度/分钟；
步骤35，将混合调整盐在540～580摄氏度下完全熔化，随后保温2～4小时后，取出；经液氮冷却凝固后，制得调整盐成品；
步骤四：氮化盐成品的调整和维护；
步骤41，将步骤13制得的氮化盐成品与步骤35制得的调整盐成品放入氮化炉中，以调整氮化盐成品中氰酸根浓度维持在32～38％；
步骤42，向氮化炉中添加1～2％的氧化剂和1～2％的稳定剂，目的是使工件表面形成均匀的氧化膜；
氧化剂由次氯酸钠、氯酸钾和硫酸钾组成；其中，100重量份的氧化剂中有40～70重量份的次氯酸钠，10～20重量份的氯酸钾，20～40重量份的硫酸钾；
在本发明中，稳定剂由氢氧化锂、碳酸锂、氧化镁、硫化钠和硫酸钾组成；其中，100重量份的稳定剂中有5～45重量份的氢氧化锂、2～15重量份的碳酸锂、5～10重量份的氧化镁、30～45重量份的硫化钠和15～25重量份的硫酸钾；
步骤五：工件处理；
步骤51，对预热炉进行加热至380～450摄氏度；放入工件，对工件进行20～60分钟预热处理；得到预热后工件；
步骤52，设置氮化炉温度为540～650摄氏度；设置氧化炉温度为360～400摄氏度；
步骤53，将步骤51得到的预热后工件放入氮化炉中进行氮化，得到氮化后工件；氮化时间为15～120分钟；
步骤54，将步骤54制得的氮化后工件进入氧化炉中放置3～5分钟，消除表面氮化盐，得到氧化后工件；
步骤55，将氧化后工件放入温度为－5～5摄氏度的冷却池中冷却30～150分钟，制得的冷却后工件；冷却介质为盐和水混合体系；
步骤56，将冷却后工件经水洗、干燥、浸封闭剂后，得到改性后工件。
本发明与现有技术比较的优点在于：
①本发明改性工业化方法中利用独特的稳定剂和氧化剂，使本发明氮化盐替代了传统氮化盐和氧化盐依次处理工序后所达到的处理效果。采用氮化工序进行生产，大大节约了成本，降低了生产周期。
②本发明改性工业化方法中的调整盐制作工艺的改变，在添加过程不产生烟尘降低污染，缩短生产周期，提高调整效率。
③经本发明改性工业化方法处理后的工作，具备较高的耐磨性、耐腐蚀性，改性处理后工件几乎不变形，是目前变形最小的热处理硬化技术，可以解决常规热处理硬化方法无法解决的硬化变形难题。可以同时替代淬火(高频淬火、渗碳淬火)―回火―发黑(镀铬)等多道热处理和防腐工序，大大缩短生产周期，降低生产成本。
附图说明
图1是本发明的稀土改性多元复合盐浴离子渗处理工件的改性工业化生产流程图。
图2是稀土改性多元复合离子渗处理试样金相组织照片。
图3是经本发明方法处理的45钢试样与未处理试样电化学Tafel极化曲线图。
图4是经本发明方法处理的45钢试样与未处理试样的电化学交流阻抗谱图。
图5是经本发明方法处理的45钢渗层显微硬度分布曲线。
图6是经本发明方法处理试样与未处理试样磨损量对比图。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明。
参见图1所示本发明的稀土改性多元复合盐浴离子渗处理工件的改性工业化生产流程图。图中，A化盐炉用于制备氮化盐原料。B化盐炉用于制备氧化盐原料。C化盐炉用于制备调整盐成品。氮化炉用于维持氮化盐成品中氰酸根浓度。氧化炉用于对氮化后工件消除表面残留的氮化盐。
本发明的一种稀土改性多元复合盐浴离子渗的方法，包括有下列工艺步骤：
步骤一：制作氮化盐成品；
步骤11，配制氮化盐原料；
在本发明中，100重量份的氮化盐原料中有30～70重量份的尿素、5～20重量份的碳酸钠、5～20重量份的碳酸钾、0～5重量份的碳酸锂、5～15重量份的氯化钠、0～10重量份的氯化钾、0.5～4重量份的氧化镁、0～5重量份的氢氧化锂、2～7重量份的氯化镧和0～5重量份的硫酸钾。
步骤12，设定A化盐炉的熔盐温度为540～580摄氏度；升温速率为5～20摄氏度/分钟；
步骤13，将氮化盐原料缓慢放入A化盐炉中，随着氮化盐原料的熔化，并使氮化盐原料保持稳定的高度，直至熔融盐液面达到距A化盐炉顶部10cm处，停止加入氮化盐原料；熔融盐在540～580摄氏度下保温2～4小时后，取出；经液氮冷却凝固后，制得氮化盐成品盐。
在本发明中，经容量分析制备得到的氮化盐成品盐中的氰根含量低于0.01％。
步骤二：制作氧化盐成品；
步骤21，配制氧化盐原料；
在本发明中，100重量份的氧化盐原料中有50～60重量份的氢氧化钠、20～30重量份的硝酸钾、5～15重量份的氯化钠和5～10重量份的氢氧化锂。
步骤22，设定B化盐炉的熔盐温度为360～390摄氏度；升温速率为5～20摄氏度/分钟；
步骤23，将氧化盐原料缓慢放入B化盐炉中，随着氧化盐原料的熔化，并使氧化盐原料保持稳定的高度，直至熔融盐液面达到距B化盐炉顶部10cm处，停止加入氧化盐原料；熔融盐在360～390摄氏度下保温2～4小时后，取出；经自然冷却至20～40摄氏度后，制得氧化盐成品盐。
在本发明中配制的氧化盐原料中，将氢氧化锂作为氧化剂的稳定剂使用，能够避免工件在氧化处理中的过氧化。
步骤三：制作调整盐成品；
步骤31，配制调整盐添加剂；
在本发明中，调整盐添加剂由尿素、氧化镁、氢氧化锂、碳酸锂、硫酸钾和碳酸钠组成；其中，100重量份的调整盐添加剂中有30～60重量份的尿素、5～10重量份的氧化镁、2～10重量份的氢氧化锂、5～30重量份的碳酸钠、2～10重量份的碳酸锂、12～20重量份的硫酸钾；在本发明中，所述调整盐添加剂与氮化盐成品盐按1:5～1:8的比例混合。
步骤32，将步骤13制得的氮化盐成品盐破碎成150～200目粉末，得到氮化盐成品粉末；
步骤33，将步骤31制得的调整盐添加剂与步骤32制得的氮化盐成品粉末混合均匀，得到混合调整盐，将混合调整盐放入C化盐炉中；
步骤34，设定C化盐炉的熔盐温度为540～580摄氏度；升温速率为5～20摄氏度/分钟；
步骤35，将混合调整盐在540～580摄氏度下完全熔化，随后保温2～4小时后，取出；经液氮冷却凝固后，制得调整盐成品。
步骤四：氮化盐成品的调整和维护；
步骤41，将步骤13制得的氮化盐成品与步骤35制得的调整盐成品放入氮化炉中，以调整氮化盐成品中氰酸根浓度维持在32～38％；
由于步骤13制得的氮化盐成品在使用一段时间后，有效成分会降低，影响工件的表面改性处理效果，因此，通过添加步骤35制得的调整盐成品的方式加以调整，使氮化盐成品中氰酸根浓度维持在32～38％之间，以达到最佳处理效果。
步骤42，向氮化炉中添加1～2％的氧化剂和1～2％的稳定剂，目的是使工件表面形成均匀的氧化膜。
在本发明中，氧化剂由次氯酸钠、氯酸钾和硫酸钾组成；其中，100重量份的氧化剂中有40～70重量份的次氯酸钠，10～20重量份的氯酸钾，20～40重量份的硫酸钾。
在本发明中，稳定剂由氢氧化锂、碳酸锂、氧化镁、硫化钠和硫酸钾组成；其中，100重量份的稳定剂中有5～45重量份的氢氧化锂、2～15重量份的碳酸锂、5～10重量份的氧化镁、30～45重量份的硫化钠和15～25重量份的硫酸钾。
步骤五：工件处理；
步骤51，对预热炉进行加热至380～450摄氏度；放入工件，对工件进行20～60分钟预热处理；得到预热后工件；
步骤52，设置氮化炉温度为540～650摄氏度；设置氧化炉温度为360～400摄氏度；
步骤53，将步骤51得到的预热后工件放入氮化炉中进行氮化，得到氮化后工件；氮化时间为15～120分钟；
步骤54，将步骤54制得的氮化后工件进入氧化炉中放置3～5分钟，消除表面氮化盐，得到氧化后工件；
步骤55，将氧化后工件放入温度为－5～5摄氏度的冷却池中冷却30～150分钟，制得的冷却后工件；冷却介质为盐和水混合体系；
步骤56，将冷却后工件经水洗、干燥、浸封闭剂后，得到改性后工件；
在本发明中，水洗为蒸馏水冲洗。干燥为自然凉干。冷却介质盐水体系是氯化钠和氯化钾与水的混合组分(5:5:90)，封闭处理过程中使用的封闭剂是防锈油或小分子封闭剂。小分子封闭剂是硅烷浸渍液。
经本发明改性工业化方法处理后的工件，化合物层的厚度为40～50微米，硬化层为60～70微米。在模拟海水环境中能够在50～60天不生锈，最高可达2000小时以上无锈点。中碳钢的耐腐蚀性提高近30倍，合金钢的耐磨性提高5倍。
实施例1
45钢的成分为：碳0.42～0.50％、硅0.17～0.37％、锰0.50～0.80％、磷≤0.035％、硫≤0.035％、铬≤0.25％、镍≤0.25％、铜≤0.25％，其余为铁元素。
采用本发明的方法对实施例1进行的处理为：
步骤一：制作氮化盐成品；
步骤11，配制氮化盐原料；
在实施例1中，100重量份的氮化盐原料中有43重量份的尿素、20重量份的碳酸钠、5重量份的碳酸钾、5重量份的碳酸锂、15重量份的氯化钠、4重量份的氧化镁、1重量份的氢氧化锂和7重量份的氯化镧。
步骤12，设定A化盐炉的熔盐温度为540摄氏度；升温速率为10摄氏度/分钟；
步骤13，将氮化盐原料缓慢放入A化盐炉中，随着氮化盐原料的熔化，并使氮化盐原料保持稳定的高度，直至熔融盐液面达到距A化盐炉顶部10cm处，停止加入氮化盐原料；熔融盐在540摄氏度下保温200分钟后，取出；经液氮冷却凝固后，制得氮化盐成品盐。
在本发明中，经容量分析制备得到的氮化盐成品盐中的氰根含量为0.008％。
步骤二：制作氧化盐成品；
步骤21，配制氧化盐原料；
在实施例1中，100重量份的氧化盐原料中有50重量份的氢氧化钠、30重量份的硝酸钾、15重量份的氯化钠和5重量份的氢氧化锂。
步骤12，设定B化盐炉的熔盐温度为390摄氏度；升温速率为8摄氏度/分钟；
步骤23，将氧化盐原料缓慢放入B化盐炉中，随着氧化盐原料的熔化，并使氧化盐原料保持稳定的高度，直至熔融盐液面达到距B化盐炉顶部10cm处，停止加入氧化盐原料；熔融盐在390摄氏度下保温100分钟后，取出；经自然冷却至25摄氏度后，制得氧化盐成品盐。
步骤三：制作调整盐成品；
步骤31，配制调整盐添加剂；
在实施例1中，调整盐添加剂由尿素、氧化镁、氢氧化锂、碳酸锂、硫酸钾和碳酸钠组成；其中，100重量份的调整盐添加剂中有45重量份的尿素、10重量份的氧化镁、5重量份的氢氧化锂、20重量份的碳酸钠、5重量份的碳酸锂和15重量份的硫酸钾，调整盐添加剂混合后与氮化盐成品粉末按1:5混合。
步骤32，将步骤13制得的氮化盐成品盐破碎成200目粉末，得到氮化盐成品粉末；
步骤33，将步骤31制得的调整盐添加剂与步骤32制得的氮化盐成品粉末混合均匀，得到混合调整盐，将混合调整盐放入C化盐炉中；
步骤34，设定C化盐炉的熔盐温度为550摄氏度；升温速率为10摄氏度/分钟；
步骤35，将混合调整盐在550摄氏度下完全熔化，随后保温180分钟后，取出；经液氮冷却凝固后，制得调整盐成品。
步骤四：氮化盐成品的调整和维护；
步骤41，将步骤13制得的氮化盐成品与步骤35制得的调整盐成品放入氮化炉中，以调整氮化盐成品中氰酸根浓度维持在35％；
由于步骤13制得的氮化盐成品在使用一段时间后，有效成分会降低，影响工件的表面改性，因此，通过添加步骤35制得的调整盐成品的方式加以调整，使氮化盐成品中氰酸根浓度维持在35％之间，以达到最佳处理效果。
步骤42，向氮化炉中添加1.5％的氧化剂和1.5％的稳定剂，目的是使工件表面形成均匀的氧化膜。
在实施例1中，氧化剂由次氯酸钠、氯酸钾和硫酸钾组成；其中，100重量份的氧化剂中有40重量份的次氯酸钠，20重量份的氯酸钾，40重量份的硫酸钾。
在实施例1中，稳定剂由氢氧化锂、碳酸锂、氧化镁、硫化钠和硫酸钾组成；其中，100重量份的稳定剂中有20重量份的氢氧化锂、10重量份的碳酸锂、10重量份的氧化镁、35重量份的硫化钠和25重量份的硫酸钾。
步骤五：工件处理；
步骤51，对预热炉进行加热至380摄氏度；放入工件，对工件进行45分钟预热处理；得到预热后工件；
步骤52，设置氮化炉温度为590摄氏度；设置氧化炉温度为400摄氏度；
步骤53，将步骤51得到的预热后工件放入氮化炉中进行氮化，得到氮化后工件；氮化时间为90分钟；
步骤54，将步骤54制得的氮化后工件进入氧化炉中放置3分钟，消除表面氮化盐，得到氧化后工件；
步骤55，将氧化后工件放入温度为－5摄氏度的冷却池中冷却30分钟，制得的冷却后工件；冷却介质为盐水体系；
步骤56，将冷却后工件经水洗、干燥、浸封闭剂后，得到改性后工件；
在实施例1中，水洗为蒸馏水冲洗。干燥为自然凉干。浸封闭剂处理过程中使用的油是小分子封闭剂是硅烷浸渍液。
在实施例1中，在低于590℃进行共渗的效果优于目前QPQ处理或类似熔盐化学热处理，化合物层(白亮层)为57微米(如图2所示)，硬化层为60微米，显著提高了处理层的防腐、耐磨性能，在达到相同处理效果时，可以降低处理温度，降低了能耗，减小了工件的变形。
在实施例1中，耐腐蚀性大幅度提高。在模拟海水环境中能够在60天不生锈，最高可达2000小时以上无锈点。
在实施例1中，本技术处理的试样的极化曲线和阻抗谱的电化学腐蚀评价结果表明，处理后的试样腐蚀电位正移，腐蚀电流密度明显下降，阻抗弧半径大大增加，表明耐腐蚀性能获得极大的提高，如图3、图4所示。
在实施例1中，与45钢基体(210～220HV)相比，本项技术处理的45钢试样的显微硬度值提高4～5倍，显微硬度在700HV以上的硬化层厚度为40μm，最高点达到1200HV，如图5所示。而国内目前熔盐多元渗技术处理报道值为500～700HV。
在实施例1中，处理试样的耐磨损性能(如图6所示)得到大幅度提高，与未处理试样对比，中碳钢(45钢)的耐腐蚀性提高近30倍，合金钢(27SiMn)的耐磨性提高近8倍。
实施例2
42CrMo钢的成分为：碳0.38～0.45％、硅0.17～0.37％、锰0.50～0.80％、硫≤0.035％、磷≤0.035％、铬0.90～1.20％、镍≤0.030％、铜≤0.030％、钼0.15～0.25％，其余为铁元素。
采用本发明的方法对实施例2进行的处理为：
步骤一：制作氮化盐成品；
步骤11，配制氮化盐原料；
在实施例2中，100重量份的氮化盐原料中有45重量份的尿素、10重量份的碳酸钠、15重量份的碳酸钾、1重量份的碳酸锂、10重量份的氯化钠、10重量份的氯化钾、3重量份的氧化镁、1重量份的氢氧化锂、3重量份的氯化镧和2重量份的硫酸钾。
步骤12，设定A化盐炉的熔盐温度为580摄氏度；升温速率为15摄氏度/分钟；
步骤13，将氮化盐原料缓慢放入A化盐炉中，随着氮化盐原料的熔化，并使氮化盐原料保持稳定的高度，直至熔融盐液面达到距A化盐炉顶部10cm处，停止加入氮化盐原料；熔融盐在580摄氏度下保温120分钟后，取出；经液氮冷却凝固后，制得氮化盐成品盐。
在本发明中，经容量分析制备得到的氮化盐成品盐中的氰根含量为0.01％。
步骤二：制作氧化盐成品；
步骤21，配制氧化盐原料；
在实施例2中，100重量份的氧化盐原料中有53重量份的氢氧化钠、25重量份的硝酸钾、15重量份的氯化钠和7重量份的氢氧化锂。
步骤12，设定B化盐炉的熔盐温度为360摄氏度；升温速率为5摄氏度/分钟；
步骤23，将氧化盐原料缓慢放入B化盐炉中，随着氧化盐原料的熔化，并使氧化盐原料保持稳定的高度，直至熔融盐液面达到距B化盐炉顶部10cm处，停止加入氧化盐原料；熔融盐在360摄氏度下保温150分钟后，取出；经自然冷却至30摄氏度后，制得氧化盐成品盐。
步骤三：制作调整盐成品；
步骤31，配制调整盐添加剂；
在实施例2中，调整盐添加剂由尿素、氧化镁、氢氧化锂、碳酸锂、硫酸钾和碳酸钠组成；其中，100重量份的调整盐添加剂中有40重量份的尿素，10重量份的氧化镁，10重量份的氢氧化锂，15重量份的碳酸钠，10重量份的碳酸锂和15重量份的硫酸钾，调整盐添加剂与氮化盐成品粉末按1:8混合。
步骤32，将步骤13制得的氮化盐成品盐破碎成150目粉末，得到氮化盐成品粉末；
步骤33，将步骤31制得的调整盐添加剂与步骤32制得的氮化盐成品粉末混合均匀，得到混合调整盐，将混合调整盐放入C化盐炉中；
步骤34，设定C化盐炉的熔盐温度为580摄氏度；升温速率为10摄氏度/分钟；
步骤35，将混合调整盐在580摄氏度下完全熔化，随后保温150分钟后，取出；经液氮冷却凝固后，制得调整盐成品。
步骤四：氮化盐成品的调整和维护；
步骤41，将步骤13制得的氮化盐成品与步骤35制得的调整盐成品放入氮化炉中，以调整氮化盐成品中氰酸根浓度维持在38％；
由于步骤13制得的氮化盐成品在使用一段时间后，有效成分会降低，影响工件的表面改性，因此，通过添加步骤35制得的调整盐成品的方式加以调整，使氮化盐成品中氰酸根浓度维持在38％之间，以达到最佳处理效果。
步骤42，向氮化炉中添加1％的氧化剂和1％的稳定剂，目的是使工件表面形成均匀的氧化膜。
在实施例2中，氧化剂由次氯酸钠、氯酸钾和硫酸钾组成；其中，100重量份的氧化剂中有45重量份的次氯酸钠，20重量份的氯酸钾和35重量份的硫酸钾。
在实施例2中，稳定剂由氢氧化锂、碳酸锂、氧化镁、硫化钠和硫酸钾组成；其中，100重量份的稳定剂中有25重量份的氢氧化锂、10重量份的碳酸锂，10重量份的氧化镁，40重量份的硫化钠和15重量份的硫酸钾。
步骤五：工件处理；
步骤51，对预热炉进行加热至400摄氏度；放入工件，对工件进行20～60分钟预热处理；得到预热后工件；
步骤52，设置氮化炉温度为540摄氏度；设置氧化炉温度为390摄氏度；
步骤53，将步骤51得到的预热后工件放入氮化炉中进行氮化，得到氮化后工件；氮化时间为90分钟；
步骤54，将步骤54制得的氮化后工件进入氧化炉中放置5分钟，消除表面氮化盐，得到氧化后工件；
步骤55，将氧化后工件放入温度为5摄氏度的冷却池中冷却90分钟，制得的冷却后工件；冷却介质为水；
步骤56，将冷却后工件经水洗、干燥、浸油后，得到改性后工件；
在实施例2中，水洗为蒸馏水冲洗。干燥为自然凉干。浸油处理过程中使用的油是防锈油。
在实施例2中，在低于590℃进行共渗的效果优于目前QPQ处理或类似熔盐化学热处理，化合物层(白亮层)为40微米，硬化层为70微米，显著提高了处理层的防腐、耐磨性能，在达到相同处理效果时，可以降低处理温度，降低了能耗，减小了工件的变形。
在实施例2中，耐腐蚀性大幅度提高。在模拟海水环境中能够在55天不生锈，最高可达2000小时以上无锈点。
在实施例2中，本技术处理的试样的极化曲线和阻抗谱的电化学腐蚀评价结果表明，处理后的试样腐蚀电位正移，腐蚀电流密度明显下降，阻抗弧半径大大增加，表明耐腐蚀性能获得极大的提高。
在实施例2中，处理试样的耐磨损性能得到大幅度提高，与未处理42CrMo钢对比，耐腐蚀性提高了35倍，耐磨性提高为10倍。
实施例3
27SiMn钢的成分为：碳0.24～0.32％、硅1.10～1.40％、锰1.10～1.40％、钒0.07～0.12％、镍≤0.30％、铜≤0.30％、硫≤0.30％、磷≤0.30，其余为铁元素。
采用本发明的方法对实施例3进行的处理为：
步骤一：制作氮化盐成品；
步骤11，配制氮化盐原料；
在实施例3中，100重量份的氮化盐原料中有65重量份的尿素、15重量份的碳酸钠、5重量份的碳酸锂、5重量份的氯化钠、1重量份的氧化镁、3重量份的氢氧化锂、3重量份的氯化镧和3重量份的硫酸钾。
步骤12，设定A化盐炉的熔盐温度为560摄氏度；升温速率为10摄氏度/分钟；
步骤13，将氮化盐原料缓慢放入A化盐炉中，随着氮化盐原料的熔化，并使氮化盐原料保持稳定的高度，直至熔融盐液面达到距A化盐炉顶部10cm处，停止加入氮化盐原料；熔融盐在560摄氏度下保温180分钟后，取出；经液氮冷却凝固后，制得氮化盐成品盐。
在本发明中，经容量分析制备得到的氮化盐成品盐中的氰根含量为0.01％。
步骤二：制作氧化盐成品；
步骤21，配制氧化盐原料；
在实施例3中，100重量份的氧化盐原料中有60重量份的氢氧化钠、20重量份的硝酸钾、10重量份的氯化钠和10重量份的氢氧化锂。
步骤12，设定B化盐炉的熔盐温度为400摄氏度；升温速率为10摄氏度/分钟；
步骤23，将氧化盐原料缓慢放入B化盐炉中，随着氧化盐原料的熔化，并使氧化盐原料保持稳定的高度，直至熔融盐液面达到距B化盐炉顶部10cm处，停止加入氧化盐原料；熔融盐在400摄氏度下保温120分钟后，取出；经自然冷却至25摄氏度后，制得氧化盐成品盐。
步骤三：制作调整盐成品；
步骤31，配制调整盐添加剂；
在实施例3中，调整盐添加剂由尿素、氧化镁、氢氧化锂、碳酸锂、硫酸钾和碳酸钠组成；其中，100重量份的调整盐添加剂中有60重量份的尿素、5重量份的氧化镁、2重量份的氢氧化锂、18重量份的碳酸钠、3重量份的碳酸锂和12重量份的硫酸钾，调整盐添加剂与氮化盐成品盐粉末按1:6混合。
步骤32，将步骤13制得的氮化盐成品盐破碎成150目粉末，得到氮化盐成品粉末；
步骤33，将步骤31制得的调整盐添加剂与步骤32制得的氮化盐成品粉末混合均匀，得到混合调整盐，将混合调整盐放入C化盐炉中；
步骤34，设定C化盐炉的熔盐温度为550摄氏度；升温速率为10摄氏度/分钟；
步骤35，将混合调整盐在550摄氏度下完全熔化，随后保温180分钟后，取出；经液氮冷却凝固后，制得调整盐成品。
步骤四：氮化盐成品的调整和维护；
步骤41，将步骤13制得的氮化盐成品与步骤35制得的调整盐成品放入氮化炉中，以调整氮化盐成品中氰酸根浓度维持在34％；
由于步骤13制得的氮化盐成品在使用一段时间后，有效成分会降低，影响工件的表面改性，因此，通过添加步骤35制得的调整盐成品的方式加以调整，使氮化盐成品中氰酸根浓度维持在34％之间，以达到最佳处理效果。
步骤42，向氮化炉中添加1.8％的氧化剂和1.5％的稳定剂，目的是使工件表面形成均匀的氧化膜。
在实施例3中，氧化剂由次氯酸钠、氯酸钾和硫酸钾组成；其中，100重量份的氧化剂中有65重量份的次氯酸钠，15重量份的氯酸钾和20重量份的硫酸钾。
在实施例1中，稳定剂由氢氧化锂、碳酸锂、氧化镁、硫化钠和硫酸钾组成；其中，100重量份的稳定剂中有40重量份的氢氧化锂、5重量份的碳酸锂、5重量份的氧化镁、30重量份的硫化钠和20重量份的硫酸钾。
步骤五：工件处理；
步骤51，对预热炉进行加热至370摄氏度；放入工件，对工件进行45分钟预热处理；得到预热后工件；
步骤52，设置氮化炉温度为580摄氏度；设置氧化炉温度为390摄氏度；
步骤53，将步骤51得到的预热后工件放入氮化炉中进行氮化，得到氮化后工件；氮化时间为90分钟；
步骤54，将步骤53制得的氮化后工件进入氧化炉中放置3分钟，消除表面氮化盐，得到氧化后工件；
步骤55，将氧化后工件放入温度为－5摄氏度的冷却池中冷却30分钟，制得的冷却后工件；冷却介质为盐水体系；
步骤56，将冷却后工件经水洗、干燥、浸封闭剂后，得到改性后工件；
在实施例3中，水洗为蒸馏水冲洗。干燥为自然凉干。浸封闭剂处理过程中使用的油是小分子封闭剂。
在实施例3中，在低于590℃进行共渗的效果优于目前QPQ处理或类似熔盐化学热处理，化合物层(白亮层)为35微米，硬化层为60微米，显著提高了处理层的防腐、耐磨性能，在达到相同处理效果时，可以降低处理温度，降低了能耗，减小了工件的变形。
在实施例3中，耐腐蚀性大幅度提高。在模拟海水环境中能够在45天不生锈，最高可达1500小时以上无锈点。
在实施例3中，本技术处理的试样的极化曲线和阻抗谱的电化学腐蚀评价结果表明，处理后的试样腐蚀电位正移，腐蚀电流密度明显下降，阻抗弧半径大大增加，表明耐腐蚀性能获得极大的提高。
在实施例3中，处理试样的耐磨损性能得到大幅度提高，与未处理27SiMn钢对比，耐腐蚀性提高了30倍，耐磨性提高为5倍。

Claims (7)

1.一种稀土改性多元复合盐浴离子渗处理工件的改性工业化方法，其特征在于包括有下列步骤：
步骤一：制作氮化盐成品；
步骤11，配制氮化盐原料；
100重量份的氮化盐原料中有30～70重量份的尿素、5～20重量份的碳酸钠、5～20重量份的碳酸钾、0～5重量份的碳酸锂、5～15重量份的氯化钠、0～10重量份的氯化钾、0.5～4重量份的氧化镁、0～5重量份的氢氧化锂、2～7重量份的氯化镧和0～5重量份的硫酸钾；
步骤12，设定A化盐炉的熔盐温度为540～580摄氏度；升温速率为5～20摄氏度/分钟；
步骤13，将氮化盐原料缓慢放入A化盐炉中，随着氮化盐原料的熔化，并使氮化盐原料保持稳定的高度，直至熔融盐液面达到距A化盐炉顶部10cm处，停止加入氮化盐原料；熔融盐在540～580摄氏度下保温2～4小时后，取出；经液氮冷却凝固后，制得氮化盐成品盐；
步骤二：制作氧化盐成品；
步骤21，配制氧化盐原料；
100重量份的氧化盐原料中有50～60重量份的氢氧化钠、20～30重量份的硝酸钾、5～15重量份的氯化钠和5～10重量份的氢氧化锂；
步骤22，设定B化盐炉的熔盐温度为360～390摄氏度；升温速率为5～20摄氏度/分钟；
步骤23，将氧化盐原料缓慢放入B化盐炉中，随着氧化盐原料的熔化，并使氧化盐原料保持稳定的高度，直至熔融盐液面达到距B化盐炉顶部10cm处，停止加入氧化盐原料；熔融盐在360～390摄氏度下保温2～4小时后，取出；经自然冷却至20～40摄氏度后，制得氧化盐成品盐；
步骤三：制作调整盐成品；
步骤31，配制调整盐添加剂；
调整盐添加剂由尿素、氧化镁、氢氧化锂、碳酸锂、硫酸钾和碳酸钠组成；其中，100重量份的调整盐添加剂中有30～60重量份的尿素、5～10重量份的氧化镁、2～10重量份的氢氧化锂、5～30重量份的碳酸钠、2～10重量份的碳酸锂、12～20重量份的硫酸钾；
调整盐添加剂后与氮化盐成品盐按1:5～1:8混合；
步骤32，将步骤13制得的氮化盐成品盐破碎成150～200目粉末，得到氮化盐成品粉末；
步骤33，将步骤31制得的调整盐添加剂与步骤32制得的氮化盐成品粉末混合均匀，得到混合调整盐，将混合调整盐放入C化盐炉中；
步骤34，设定C化盐炉的熔盐温度为540～580摄氏度；升温速率为5～20摄氏度/分钟；
步骤35，将混合调整盐在540～580摄氏度下完全熔化，随后保温2～4小时后，取出；经液氮冷却凝固后，制得调整盐成品；
步骤四：氮化盐成品的调整和维护；
步骤41，将步骤13制得的氮化盐成品与步骤35制得的调整盐成品放入氮化炉中，以调整氮化盐成品中氰酸根浓度维持在32～38％；
步骤42，向氮化炉中添加1～2％的氧化剂和1～2％的稳定剂，目的是使工件表面形成均匀的氧化膜；
氧化剂由次氯酸钠、氯酸钾和硫酸钾组成；其中，100重量份的氧化剂中有40～70重量份的次氯酸钠，10～20重量份的氯酸钾，20～40重量份的硫酸钾；
在本发明中，稳定剂由氢氧化锂、碳酸锂、氧化镁、硫化钠和硫酸钾组成；其中，100重量份的稳定剂中有5～45重量份的氢氧化锂、2～15重量份的碳酸锂、5～10重量份的氧化镁、30～45重量份的硫化钠和15～25重量份的硫酸钾；
步骤五：工件处理；
步骤51，对预热炉进行加热至380～450摄氏度；放入工件，对工件进行20～60分钟预热处理；得到预热后工件；
步骤52，设置氮化炉温度为540～650摄氏度；设置氧化炉温度为360～400摄氏度；
步骤53，将步骤51得到的预热后工件放入氮化炉中进行氮化，得到氮化后工件；氮化时间为15～120分钟；
步骤54，将步骤54制得的氮化后工件进入氧化炉中放置3～5分钟，消除表面氮化盐，得到氧化后工件；
步骤55，将氧化后工件放入温度为－5～5摄氏度的冷却池中冷却30～150分钟，制得的冷却后工件；冷却介质为盐和水混合体系；
步骤56，将冷却后工件经水洗、干燥、浸封闭剂后，得到改性后工件。
2.根据权利要求1所述的一种稀土改性多元复合盐浴离子渗处理工件的改性工业化方法，其特征在于：经步骤13制得的氮化盐成品盐中的氰根含量低于0.01％。
3.根据权利要求1所述的一种稀土改性多元复合盐浴离子渗处理工件的改性工业化方法，其特征在于：步骤55中的冷却介质盐水体系是氯化钠和氯化钾与水的混合组分，比例为5:5:90。
4.根据权利要求1所述的一种稀土改性多元复合盐浴离子渗处理工件的改性工业化方法，其特征在于：步骤56中的封闭处理过程中使用的封闭剂是防锈油或小分子封闭剂；小分子封闭剂是硅烷浸渍液。
5.根据权利要求1所述的一种稀土改性多元复合盐浴离子渗处理工件的改性工业化方法，其特征在于：改性后工件的化合物层的厚度为40～50微米，硬化层为60～70微米。
6.根据权利要求1所述的一种稀土改性多元复合盐浴离子渗处理工件的改性工业化方法，其特征在于：改性后工件的在模拟海水环境中能够在50～60天不生锈，最高可达2000小时以上无锈点。
7.根据权利要求1所述的一种稀土改性多元复合盐浴离子渗处理工件的改性工业化方法，其特征在于：改性后的中碳钢的耐腐蚀性提高近30倍，改性后的合金钢的耐磨性提高5倍。
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