CN110238495A - 一种用于电弧焊前低碳钢脱碳层的处理剂及处理方法 - Google Patents

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雷卫宁
薛冰
陈世鑫
张扬
王泽�
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/235—Preliminary treatment

Abstract

本发明涉及一种用于电弧焊前低碳钢脱碳层的处理剂及处理方法，通过预处理可以去除表面杂质、锈蚀及少部分脱碳层，然后经过在含有“硝酸40～60mL/L、盐酸10～20mL/L、三氯化铁饱和水溶液20～30mL/L、醋酸钙20～35g/L、硫化钠5～10g/L、其余为水”的脱碳层处理剂中浸渍去除低碳钢表面脱碳层，本发明方法具有去除脱碳层明显、去除彻底的效果，保证低碳钢板表面均匀一致并具有良好的光泽性；本发明处理方法简单，降低了钢板焊接前因处理不到位而产生的焊接失败，从而得以延长钢板的使用寿命，为后续焊接的产品性能提供保障。

Description

一种用于电弧焊前低碳钢脱碳层的处理剂及处理方法
技术领域
本发明涉及金属表面处理技术领域，具体涉及一种用于电弧焊前低碳钢脱碳层的处理剂及处理方法。
背景技术
金属工件在加工、存放等过程中，表面往往带有氧化皮、铁锈、脱碳层以及油和其他污物。要进行生产加工前必须对工件表面进行清理，否则,不仅影响金属之间的结合力和抗腐蚀性能，而且还会使基体金属在即使有涂层防护下也能继续被腐蚀，影响工件的机械性能和使用寿命。因此工件在加工前的表面处理是获得质量优良的防护层，延长产品使用寿命的重要保证和措施。
低碳钢是一种活泼金属，钢表层的脱碳大大降低了钢材的表面硬度，耐磨性和疲劳极限。因此，重要的机械零件是不允许存在脱碳缺陷的，钢板在加工前必须将脱碳层处理干净。
脱碳是指钢在加热时表面碳含量降低的现象，即钢中的碳在高温下与氧和氢等发生反应生成甲烷、二氧化碳、水等使钢中碳含量降低脱碳；而一氧化碳、二氧化碳和甲烷等可以使钢中碳含量升高增碳。一般情况下，钢的氧化和脱碳同时进行，当钢表面氧化速度小于碳从内层向外层扩散速度时发生脱碳，反之，当氧化速度大于碳从内层向外层扩散的速度时发生氧化。因此氧化作用相对较弱的氧化气氛中容易产生较深的脱碳层。脱碳层的气孔率大，故强度较低，而脱碳层一般既厚又硬，所以脱碳层较于别的残留物更为难去除。
目前在低碳钢工件在使用过程中，普通的表面处理方法只是处理表面的氧化物层，并不能去除低碳钢的脱碳层。通常消除脱碳层的方式是热处理，但是热处理存在操作上的复杂与繁琐。
发明内容
为了解决机械零部件所用低碳钢表层脱碳层对其性能的不良影响这一技术问题，而提供一种用于电弧焊前低碳钢脱碳层的处理剂及处理方法。
本发明通过以下技术方案实现：
一种用于电弧焊前低碳钢脱碳层的处理剂，包括如下组分：硝酸40～60mL/L、盐酸10～20mL/L、三氯化铁饱和水溶液20～30mL/L、醋酸钙20～35g/L、硫化钠5～10g/L、其余为水。
一种用于电弧焊前低碳钢脱碳层的处理方法，包括如下步骤：
(1)预处理：去除低碳钢板表面杂质和锈蚀，清洗，烘干；
(2)脱碳层处理：配置脱碳层处理剂，包括硝酸40～60mL/L、盐酸10～20mL/L、三氯化铁饱和水溶液20～30mL/L、醋酸钙20～35g/L、硫化钠5～10g/L、其余为水；将经过步骤(1)处理的低碳钢板在所述脱碳层处理剂中室温下浸渍5～10min；
(3)将经过步骤(2)处理的低碳钢用水反复清洗5～10min，并烘干，处理完成，留作电弧焊用。
进一步地，所述硝酸的质量分数为65％，所述盐酸的质量分数为36.5％。
进一步地，步骤(1)所述预处理包括机械处理。
更进一步地，所述机械处理首先用钢丝球对低碳钢板的表面进行机械打磨3～5min，然后将所述钢丝球换成速度为70～80m/s的砂轮片对低碳钢板表面进行抛光打磨8～10min。
进一步地，步骤(1)所述预处理还包括用砂纸打磨低碳钢板表面，至其表面基本光滑。
进一步地，步骤(1)和步骤(3)中所述烘干所用温度为45～60℃，烘干时间为10～20min。
所述脱碳层处理剂中硝酸、盐酸为主要的腐蚀基体表面杂质和脱碳层的重要溶液，配比过多，会腐蚀低碳钢的基体组织，影响其后续的使用性能；醋酸钙在其中为稳定剂、缓冲剂，用来稳定所配溶液的性能；三氯化铁饱和水溶液具有氧化腐蚀基体表面杂质和脱碳层的作用；硫化钠遇酸生成硫化氢，兑水时产生大量的热量，有助于酸对基板表面杂质和脱碳层的腐蚀，使脱碳能够在室温下就能进行，硫化钠只能使用少量，与酸发生中和，以防止对基板的过腐蚀。
有益技术效果：本发明涉及一种用于电弧焊前低碳钢脱碳层的处理剂及处理方法，通过预处理可以去除表面杂质、锈蚀及少部分脱碳层，然后经过在含有“硝酸40～60mL/L、盐酸10～20mL/L、三氯化铁饱和水溶液20～30mL/L、醋酸钙20～35g/L、硫化钠5～10g/L、其余为水”的脱碳层处理剂中浸渍去除低碳钢表面脱碳层，本发明方法具有去除脱碳层明显、去除彻底的效果，保证低碳钢板表面均匀一致并具有良好的光泽性；本发明处理方法简单，降低了钢板焊接前因处理不到位而产生的焊接失败，从而得以延长钢板的使用寿命，为后续焊接的产品性能提供保障。
附图说明
图1为实施例1经过步骤1处理和经过全步骤处理的低碳钢板表面的金相图。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例进一步描述本发明，但不限制本发明范围。
实施例1
一种用于电弧焊前低碳钢脱碳层的处理方法，包括如下处理步骤：
(1)预处理：选用低碳钢板，将装有钢丝球的角向磨光机对低碳钢板的表面进行机械处理3min，以去除其表面杂质和锈蚀，清洗低碳钢板；将角向磨光机的钢丝球换成安全速度为70m/s砂轮片，对低碳钢板表面进行研磨抛光处理10min，以去除其表面部分脱碳层及附着力强的杂质，使用毛刷清理表面打磨下来的碳层和杂质；选用240#砂纸打磨钢板表面，磨光至试件表面基本光滑；清洗，清洗后使用电热鼓风干燥箱烘干处理，烘干时间为10min，烘干温度55℃；
(2)脱碳层处理：配置脱碳层处理剂，包括：
硝酸50mL/L、
盐酸15mL/L、
三氯化铁饱和水溶液25mL/L、
醋酸钙30g/L、
硫化钠8g/L、
其余为水；
所述硝酸的质量分数为65％，所述盐酸的质量分数为36.5％；将经过步骤(1)处理的低碳钢板在上述脱碳层处理剂中室温下浸渍5min；上述过程须在通风透气的环境中进行。
(3)将低碳钢板从脱碳处理剂中取出，用蒸馏水反复清洗10min，并使用电热鼓风干燥箱烘干处理，烘干温度为60℃，用时为10min，处理完成，留作电弧焊用。
脱碳层去除效果观察：
选取的试样检验面应垂直于基板纵向，对本实施例经过步骤1处理及全步骤处理后于金相显微镜下观察金相图，如图1所示，经过步骤1处理的图1(a)中可以看到经过机械打磨和砂纸打磨后能够去除低碳钢表面少部分脱碳层，观察到的金相图界面模糊，低碳钢组织不清晰；而经过全步骤处理后如图1(b)中所示，经过脱碳层溶液的处理观察到的金相图界面清晰，可以观察到低碳钢的组织结构，图1(b)中清晰可见黑色部分的铁素体和白色部分的珠光体，可见经过本发明机械处理和打磨后再经脱碳层溶液处理能够将低碳钢表面的脱碳层完全去除。
实施例2
一种用于电弧焊前低碳钢脱碳层的处理方法，包括如下处理步骤：
(1)预处理：选用低碳钢板，将装有钢丝球的角向磨光机对低碳钢板的表面进行机械处理5min，以去除其表面杂质和锈蚀，清洗低碳钢板；将角向磨光机的钢丝球换成安全速度为80m/s砂轮片，对低碳钢板表面进行研磨抛光处理8min，以去除其表面部分脱碳层及附着力强的杂质，使用毛刷清理表面打磨下来的碳层和杂质；选用240#砂纸打磨钢板表面，磨光至试件表面基本光滑，清洗，清洗后使用电热鼓风干燥箱烘干处理，烘干时间为20min，烘干温度50℃；
(2)脱碳层处理：配置脱碳层处理剂，包括：
硝酸40mL/L、
盐酸20mL/L、
三氯化铁饱和水溶液20mL/L、
醋酸钙35g/L、
硫化钠5g/L、
其余为水；
所述硝酸的质量分数为65％，所述盐酸的质量分数为36.5％；将经过步骤(1)处理的低碳钢板在上述脱碳层处理剂中室温下浸渍10min；上述过程须在通风透气的环境中进行。
(3)将低碳钢板从脱碳处理剂中取出，用蒸馏水反复清洗8min，并使用电热鼓风干燥箱烘干处理，烘干温度为50℃，用时为20min，处理完成，留作电弧焊用。
对本实施例经过全步骤处理后的低碳钢于金相显微镜下观察金相图，可以清楚的观察到铁素体和珠光体，与实施例1中的图1(b)的金相图相同，可见经过机械处理、抛光处理和打磨后再经本实施例的脱碳层溶液处理能够将低碳钢表面的脱碳层完全去除。
实施例3
一种用于电弧焊前低碳钢脱碳层的处理方法，包括如下处理步骤：
(1)预处理：选用低碳钢板，将装有钢丝球的角向磨光机对低碳钢板的表面进行机械处理3min，以去除其表面杂质和锈蚀，清洗低碳钢板；将角向磨光机的钢丝球换成安全速度为80m/s砂轮片，对低碳钢板表面进行研磨抛光处理8min，以去除其表面部分脱碳层及附着力强的杂质，使用毛刷清理表面打磨下来的碳层和杂质；选用240#砂纸打磨钢板表面，磨光至试件表面基本光滑，清洗，清洗后使用电热鼓风干燥箱烘干处理，烘干时间为10min，烘干温度55℃；
(2)脱碳层处理：配置脱碳层处理剂，包括
硝酸60mL/L、
盐酸10mL/L、
三氯化铁饱和水溶液30mL/L、
醋酸钙20g/L、
硫化钠10g/L、
其余为水；
所述硝酸的质量分数为65％，所述盐酸的质量分数为36.5％；将经过步骤(1)处理的低碳钢板在上述脱碳层处理剂中室温下浸渍8min；上述过程须在通风透气的环境中进行。
(3)将低碳钢板从脱碳处理剂中取出，用蒸馏水反复清洗10min，并使用电热鼓风干燥箱烘干处理，烘干温度为60℃，用时为10min，处理完成，留作电弧焊用。
对本实施例经过全步骤处理后的低碳钢于金相显微镜下观察金相图，可以清楚的观察到铁素体和珠光体，与实施例1中的图1(b)的金相图相同，可见经过机械处理、抛光处理和打磨后再经本实施例的脱碳层溶液处理能够将低碳钢表面的脱碳层完全去除。
本发明方法对低碳钢脱碳层的处理效果显著，可以有效清除低碳钢表面各类杂质以及脱碳层，适用于电弧焊接前处理各种型号的低碳钢零件、板材。

Claims (7)

1.一种用于电弧焊前低碳钢脱碳层的处理剂，其特征在于，包括如下组分：硝酸40～60mL/L、盐酸10～20mL/L、三氯化铁饱和水溶液20～30mL/L、醋酸钙20～35g/L、硫化钠5～10g/L、其余为水。
2.一种根据权利要求1所述的用于电弧焊前低碳钢脱碳层的处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)预处理：去除低碳钢板表面杂质和锈蚀，清洗，烘干；
(2)脱碳层处理：配置脱碳层处理剂，包括硝酸40～60mL/L、盐酸10～20mL/L、三氯化铁饱和水溶液20～30mL/L、醋酸钙20～35g/L、硫化钠5～10g/L、其余为水；将经过步骤(1)处理的低碳钢板在所述脱碳层处理剂中室温下浸渍5～10min；
(3)将经过步骤(2)处理的低碳钢用水反复清洗5～10min，并烘干，处理完成，留作电弧焊用。
3.根据权利要求2所述的一种用于电弧焊前低碳钢脱碳层的处理方法，其特征在于，所述硝酸的质量分数为65％，所述盐酸的质量分数为36.5％。
4.根据权利要求2所述的一种用于电弧焊前低碳钢脱碳层的处理方法，其特征在于，步骤(1)所述预处理包括机械处理。
5.根据权利要求4所述的一种用于电弧焊前低碳钢脱碳层的处理方法，其特征在于，所述机械处理是用钢丝球对低碳钢板的表面进行机械打磨3～5min，然后将所述钢丝球换成速度为70～80m/s的砂轮片对低碳钢板表面进行抛光打磨8～10min。
6.根据权利要求4所述的一种用于电弧焊前低碳钢脱碳层的处理方法，其特征在于，步骤(1)所述预处理还包括用砂纸打磨低碳钢板至其表面基本光滑。
7.根据权利要求2所述的一种用于电弧焊前低碳钢脱碳层的处理方法，其特征在于，步骤(1)和步骤(3)中所述烘干所用温度为45～60℃，烘干时间为10～20min。
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