CN111500975B - 一种减震器储油缸表面处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及减震器储油缸表面处理工艺技术领域，提供了一种减震器储油缸表面处理方法，包括以渗氮剂为基础剂，再生剂为可控调整剂，渗氧剂为氧化剂，这三种渗剂相互匹配对减震器储油缸的表面进行改性处理，提高减震器储油缸的性能。本发明克服了现有工艺技术的不足，设计合理，结构紧凑，解决了现有的减震器储油缸表面硬度低、防腐等级低以及耐疲劳性能差的问题，本发明通过简单的工艺方法，达到减震器储油缸表面渗层致密好，渗层厚度精确可控，工序时间短，渗层效果稳定，生产成本低、无污染等优越性，展现出很好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及减震器储油缸表面处理工艺技术领域，具体涉及一种 减震器储油缸表面处理方法。
背景技术
目前减震器储油缸(外筒)大多采用低碳钢材料，其表面处理大 多采用镀酸洗钝化处理后，内壁不做处理、外壁再喷塑处理，虽然外 壁有一定的防锈效果，但会导致以下问题：
1、储油缸表面硬度低，刚性不足，装配或转运容易出现磕碰变 形，导致损伤漏油或报废率高；
2、储油缸外喷防腐层容易老化或受撞击脱落，生锈导致功能失 效；
3、未作强化处理的储油缸耐磨性疲劳性差，使用寿命低，也应 对不了复杂工况环境；
4、传统酸洗钝化工艺也存在严重环境污染。
针对减震器的现状，目前市场上的减震器储油缸(外筒)采用酸 洗钝化和喷塑已经难以达到市场需求，因此，只有采用渗入的表面处 理方式来增加减震器储油缸(外筒)防腐耐磨性能。
为此，我们提出一种减震器储油缸表面处理方法。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种减震器储油缸表面处理 方法，克服了现有技术的不足，设计合理，结构紧凑，解决了现有的 减震器储油缸表面硬度低、防腐等级低以及耐疲劳性能差的问题，本 发明通过简单的工艺方法，达到渗层致密好，渗层厚度精确可控，工 序时间短，渗层效果稳定，生产成本低、无污染等优越性，展现出很好的应用前景。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种减震器储油缸表面处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、将减震器储油缸半成品装入氮碳氧共渗的工装内，在进 行超声波清洗去除油渍污渍；
步骤二、将步骤一处理后的减震器储油缸再进行循环水加压喷淋 及漂洗；
步骤三、将步骤二处理后的减震器储油缸进行加热预处理；
步骤四、将步骤三处理后的减震器储油缸进行氮碳氧共渗，添加 渗氮剂和再生剂，得到疏松层、白亮层和固溶层；共渗温度为 560～580℃，共渗时间为60～80分钟，氰酸根浓度为32～35％，通干 燥后的压缩空气，流量为0.1～0.3MPa；
步骤五、将步骤四处理后的减震器储油缸进行氧化处理，添加渗 氧剂，增加减震器储油缸表面氧原子含量和形成氧化膜，提高腐蚀电 位；
步骤六、将步骤五处理后的减震器储油缸，直接用循环水冷却至 常温，并进行震抛，去除疏松及杂质，磨料为直径2mm的高铝瓷圆 柱和圆球，震抛时间为10～15分钟。
步骤七、将步骤六处理后的产品进行清洗喷淋/烘干/雾化涂油， 其中雾化涂油温度为60～80℃。
进一步的，所述步骤一中清洗的水温为50～60℃，时间10～20分 钟。
进一步的，所述步骤二喷淋时间为5～10分钟，漂洗时间2～10 分钟。
进一步的，所述步骤三中减震器储油缸表面由常温升温至360± 5℃，升温速度为10～20℃/min，保温30～40分钟。
进一步的，所述步骤四中氧化温度为420～440℃，氧化时间40～60 分钟。
进一步的，所述渗氮剂配方按以下质量分数组分组成：
进一步的，所述再生剂配方按以下质量分数组分组成：
进一步的，所述渗氧剂配方按以下质量分数组分组成：
进一步的，所述再生剂添加量为每批次处理减震器储油缸重量的 0.5～1.5％。
进一步的，所述渗氮剂中的Na+：K+为1：1.1。
(三)有益效果
本发明实施例提供了一种减震器储油缸表面处理方法。具备以下 有益效果：
1、本表面处理工艺方法发明，从性能上，可以在减震器储油缸 内壁与外壁形成氮碳氧共渗层，该共渗层具有良好的耐蚀性、耐磨性、 耐疲劳性能，且不会脱落起皮，良好的渗层硬度可以很好保证储油缸 的刚性。
2、本表面处理工艺方法发明，从渗层本质上，全工艺过程不含 重金属污染，且得到的渗层也不会脱落，更不会造成二次重金属污染。
3、本表面处理工艺发明与类似发明相比，其优点是复合渗剂配 方简单，不需要复杂的贵重的原材料，渗层质量稳定，工艺流程简单， 共渗能力强渗速时间短，可大大节约工序时间，加工成本及原料成本 低。
4、本表面处理工艺发明，可以精确控制储油缸(外筒)的渗层 质量，在一定温度范围内(560～580℃)，对于储油缸(外筒)，该再 生剂添加量为工件重量的0.5～1.5％，氰酸根浓度可精确控制在 32～35％，渗层白亮层控制精度可达1～3um/10min，总渗层控制精度可达5～15um/10min，同时配合采用通干燥后的压缩空气，流量为 0.1～0.3MPa，该工艺条件下，可得到储油缸(外筒)表面渗层白亮层 12～20um，总渗层0.20～0.30mm，表面硬度500～650Hv0.1。
5、通过氧化反应能够得到致密的氧化膜(尖晶石结构Fe3O4)、 疏松层，白亮层(Fe2～3N)以及氮碳氧固溶层，该共渗层均匀，结构 稳定，不会产生脱皮开裂现象，且不需要催化剂催化，氧化时间40～60 分钟，在此条件下可获得较厚的氧化膜层，也可以氧化渗氮剂的有害 物质，对环境无公害。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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 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。
本发明中一种减震器储油缸表面处理方法，包括以下步骤：
步骤一，将减震器储油缸半成品装入氮碳氧共渗的工装内，在进 行超声波清洗去除油渍污渍，将超声波清洗温度设定在50～60℃，清 洗时间10～20分钟，超声波功率控制在25～30KHz，功率10～15KW 是根据工件装炉量特别制定的，此条件下能有效去除工件上附着的油 污和杂质，保证后续步骤不受杂质的影响，也是影响批量生产产品 外观的重要步骤。
步骤二，将步骤一处理后的减震器储油缸再进行循环水加压喷淋 及漂洗，采用循环水加压喷淋的方式不仅可以有效的将工件进行清 洁，用水量也大大减少，不仅降低了生产成本也降低了循环水处理成 本，对产品的效果与步骤一目的一致；
步骤三，将步骤二处理后的减震器储油缸进行加热预处理，将预 处理工艺参数定为：由常温将工件表面升温至360±5℃，升温速度为 10～20℃/min，保温30～40分钟；由常温开始升温则是保证工件逐渐 升温至360℃，减少了受热变形，在360℃保温这是因为储油缸是低 碳材料且为壁薄零件，在本工序设备条件下，温度过高容易发黑，影 响渗层疏松；温度过低，不利于工件表面活化，影响共渗质量。
步骤四，将步骤三处理后的减震器储油缸进行氮碳氧共渗，添加 渗氮剂和再生剂，得到白亮层和固溶层；共渗温度为560～580℃，共 渗时间为60～80分钟，共渗时间相对于公开专利号CN108048792A、 专利CN106086774A大大的缩短，氰酸根浓度为32～35％，因为氮碳 氧共渗的温度为560～580℃，在该温度下处理，能发挥复合渗剂的最佳特效，大大缩短了共渗时间，共渗时间为60～80分钟，工艺温度虽 然较对比专利温度高，但处理时间短，处理效率高，具体结果可见下 表；
本实施例中，采用按每批次处理工件的重量添加再生剂的方法， 是精确控制渗层厚度的关键，也是保证工件变形的关键，具体结果见 下表，再生剂添加量为每批次处理减震器储油缸重量的0.5～1.5％，在共渗温度为560～580℃的范围内，氰酸根浓度可精确控制在32～35％， 白亮层控制精度可达1～3um/10min，总渗层控制精度可达 5～15um/10min，此工艺参数的选择是因为储油缸的比表面积(表面积 与质量之比)大，同质量下与渗剂接触的面积大，对再生催化剂消耗 偏大，此工艺参数下，储油缸表面可获得一定的疏松层，对使用的工 况环境又很大的好处
本实施例中，采用通干燥后的压缩空气，流量为0.1～0.3MPa， 该参数是根据复合渗剂的密度以及工件的装炉量制定的，目的是为保 证工件的渗速均匀性和改善工件表面渗层质量；该工艺条件下，可得 到储油缸表面渗层白亮层12～20um，总渗层0.20～0.30mm，表面硬度 500～650Hv0.1。
本实施例中，渗氮剂主要给工件提供氮碳氧原子共渗，其配方特 征在于采用常规化学原料，根据熔融共晶理论设计Na+：K+为1：1.1，且在特定温度共晶成分保持稳定，按质量分数为以下组成：
本实施例中，可以根据工件重量添加再生剂，在特定温度下，其 特征在于可精确控制渗层指标，所发明的再生剂不仅可以补充渗氮剂 的氮碳氧原子浓度，同时还具有催化作用，按质量分数为以下组成：
本实施例中，步骤五对工件进行氧化处理，氧化温度为 420～440℃，氧化时间40～60分钟，在本专利中优选的氧化温度为 430℃，氧化时间40～60分钟；对比公开发明专利号CN108048792A， 氧化温度为380～410℃，根据所发明渗氧剂的特性，各渗氧剂原料种类与组分，决定了其熔点和最佳氧化温度，温度越高，氧化性越强， 但高温容易破坏渗剂稳定性，因此本发明渗氧剂的最佳氧化温度为 430℃，虽然相对对比专利单位能耗高，但处理时间短，总能耗比对 比专利低，且该温度下可以有效的在步骤四处理后进行氧化反应，得 到致密的氧化膜也叫氮碳氧工渗层，(尖晶石结构Fe3O4)、疏松层，白亮层(Fe2～3N)以及氮碳氧固溶层，该共渗层均匀，结构稳定，不 会产生脱皮开裂现象，且不需要催化剂催化，氧化时间40～60分钟，在此条件下可获得较厚的氧化膜层，也可以氧化渗氮剂的有害物质， 对环境无公害。
本实施例中，渗氧剂的物料配比特征为原料成本低，氧化性能强， 氧化时间短，按熔融共晶理论设计亚硝酸根：硝酸根比例为3：1时， 且在特定温度共晶成分保持稳定，氧化原料配方按质量组分为以下组 成：
本实施例中，所述步骤六对工件清洗后抛光处理，优选的采用直 径2mm的圆球和圆柱，对工件抛光时起到能很好的抛光效果，抛光 时间短，只需要去除表面杂质即可，不破坏氧化膜和疏松层，震动抛 光均匀，内外皆可同时抛光，工作效率高。
本实施例中，所述步骤七优选地采用自动化一体喷淋-烘干-雾化 涂油的方式，节省人工成本，减少耗材的消耗。并在雾化涂油工序下， 涂油温度选择在60～80℃，有利于储油缸疏松层对油的吸附，防腐蚀效果更加好。
实施例1
一种减震器储油缸氮碳氧表面处理方法包括以下步骤：
1、将减震器储油缸半成品装入氮碳氧共渗的工装内，装炉重量 为200KG，在进行超声波清洗去除油渍污渍，水温55℃，时间10分 钟；
2、将步骤1处理后再循环水加压喷淋及漂洗，喷淋时间为5分 钟，漂洗时间2分钟；
3、将步骤2处理后的减震器储油缸进行预处理，由常温将工件 表面升温至360±5℃，升温速度为20℃/min，保温40分钟；
4、将步骤3处理后的减震器储油缸进行氮碳氧共渗，得到白亮 层和固溶层；共渗温度为560℃，再生剂添加量为1公斤，共渗时间 为60分钟，氰酸根浓度为32％，通干燥后的压缩空气，流量为0.1MPa，
5、将步骤4处理后的工件进行氧化处理，增加工件表面氧原子 含量和形成氧化膜，提高腐蚀电位；氧化温度为430℃，氧化时间40 分钟；
6、将步骤5处理后的工件，直接用循环水冷却至常温，并进行 震抛，去除疏松及杂质；磨料为直径2mm的高铝瓷圆柱和圆球，震 抛时间为10分钟；
7、将步骤7处理后的产品进行清洗喷淋/烘干/雾化涂油，其中雾 化涂油温度为60℃。
实施例2
与实施例1不同的在于，减震器储油缸装炉重量为300kg，再生 剂添加量为1KG，共渗温度为570℃，其余步骤操作数据皆相同。
对比例1
与实施例1不同的在于再生剂添加量为1.5公斤，共渗温度为 560℃，其余步骤操作数据皆相同。
对比例2
与实施例1不同的在于，减震器储油缸装炉重量为300kg，再生 剂添加量为1.5Kg，共渗温度为570℃，其余步骤操作数据皆相同。
性能检测结果：
根据工件装炉重量/再生剂添加量的配比不同，使减震器储油缸 具备不同的性能；
根据共渗温度的不同，使减震器储油缸具备不同的性能，结果如 下表所示。
盐雾试验：能够检测工件的抗腐蚀性能。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅 仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定 要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺 序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备 不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还 包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限 制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括 所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管 参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员 应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改， 或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不 使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (7)
1.一种减震器储油缸表面处理方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、将减震器储油缸半成品装入氮碳氧共渗的工装内，在进行超声波清洗去除油渍污渍；
步骤二、将步骤一处理后的减震器储油缸再进行循环水加压喷淋及漂洗；
步骤三、将步骤二处理后的减震器储油缸进行加热预处理；
步骤四、将步骤三处理后的减震器储油缸进行氮碳氧共渗，添加渗氮剂和再生剂，得到疏松层、白亮层和固溶层；共渗温度为560～580°C，共渗时间为60～80分钟，氰酸根浓度为32～35％，通干燥后的压缩空气，流量为0.1～0.3MPa；
步骤五、将步骤四处理后的减震器储油缸进行氧化处理，添加渗氧剂，增加减震器储油缸表面氧原子含量和形成氧化膜，提高腐蚀电位；
步骤六、将步骤五处理后的减震器储油缸，直接用循环水冷却至常温，并进行震抛，去除疏松及杂质，磨料为直径2mm的高铝瓷圆柱和圆球，震抛时间为10～15分钟；
步骤七、将步骤六处理后的产品进行清洗喷淋/烘干/雾化涂油，其中雾化涂油温度为60～80°C；
所述渗氮剂配方按以下质量分数组分组成：
C3N3Na3O3 5~8%；
KCNO 15~25%；
NaCNO 15~28%；
Na2CO3 10~15%；
K2CO3 10~15%；
KCL 15~18%；
CeCl3 1~3%；
La2(CO3)31~3%；
LI2CO3 3~5%；
KAl(SO4)2 0.5~1.5%；
所述再生剂配方按以下质量分数组分组成：
C3H3N3O3 40~70%；
NH4CNO 25~55%；
Ce(CO3)2 0.5~2%；
La2(CO3)30.5~2%；
所述渗氧剂配方按以下质量分数组分组成：
NaNO315~21%；
NaNO2 45~65%；
NaOH 12~20%；
Ce(SO4)2 5~15%。
2.如权利要求1所述的一种减震器储油缸表面处理方法，其特征在于：所述步骤一中清洗的水温为50～60°C，时间10～20分钟。
3.如权利要求1所述的一种减震器储油缸表面处理方法，其特征在于：所述步骤二喷淋时间为5～10分钟，漂洗时间2～10分钟。
4.如权利要求1所述的一种减震器储油缸表面处理方法，其特征在于：所述步骤三中减震器储油缸表面由常温升温至360±5°C，升温速度为10～20°C/min，保温30～40分钟。
5.如权利要求1所述的一种减震器储油缸表面处理方法，其特征在于：所述步骤四中氧化温度为420～440°C，氧化时间40～60分钟。
6.如权利要求1所述的一种减震器储油缸表面处理方法，其特征在于：所述再生剂添加量为每批次处理减震器储油缸重量的0.5～1.5％。
7.如权利要求1所述的一种减震器储油缸表面处理方法，其特征在于：所述渗氮剂中的Na+：K+为1：1.1。
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