CN112609151A - 一种金属表面处理技术的方法 - Google Patents
一种金属表面处理技术的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112609151A CN112609151A CN202011461275.7A CN202011461275A CN112609151A CN 112609151 A CN112609151 A CN 112609151A CN 202011461275 A CN202011461275 A CN 202011461275A CN 112609151 A CN112609151 A CN 112609151A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- treatment
- bno
- workpiece
- volume
- parts
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 100
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 37
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 37
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims abstract description 97
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 53
- 238000005121 nitriding Methods 0.000 claims abstract description 24
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 18
- 238000004506 ultrasonic cleaning Methods 0.000 claims abstract description 15
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims abstract description 12
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000002173 cutting fluid Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 claims abstract description 6
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims abstract description 6
- 230000007306 turnover Effects 0.000 claims abstract description 6
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 30
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 30
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 19
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 19
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 18
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 15
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 15
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 10
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 10
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims description 9
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 claims description 7
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 5
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 5
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 claims description 5
- UUFQTNFCRMXOAE-UHFFFAOYSA-N 1-methylmethylene Chemical compound C[CH] UUFQTNFCRMXOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Natural products C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 abstract description 15
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 15
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 abstract description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 11
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 7
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000002910 solid waste Substances 0.000 description 7
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 7
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 7
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 6
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 5
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 5
- 241000872198 Serjania polyphylla Species 0.000 description 4
- SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N ferrosoferric oxide Chemical compound O=[Fe]O[Fe]O[Fe]=O SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 4
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 4
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 3
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 3
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 3
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 3
- 230000003449 preventive effect Effects 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 238000005536 corrosion prevention Methods 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 2
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XFXPMWWXUTWYJX-UHFFFAOYSA-N Cyanide Chemical compound N#[C-] XFXPMWWXUTWYJX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 238000005034 decoration Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 230000007794 irritation Effects 0.000 description 1
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 1
- 239000002932 luster Substances 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000069 nitrogen hydride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000008041 oiling agent Substances 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
- C23C8/28—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases more than one element being applied in one step
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C8/02—Pretreatment of the material to be coated
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C8/80—After-treatment
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
Abstract
本发明公开了一种金属表面处理技术的方法，包括金属零件加工周转过程中，表面会有乳化液、切削液、防锈油等物质，本工序主要目的是去除零件表面的防锈油及其它杂质，具体做法为将零件放入不锈钢网篮，将装有工件的网篮放入超声波清洗液中，将清洗后的零件装在适合产品结构的工装上，装夹时的方式要满足产品最小的变形趋势，长轴件要吊装，薄壁件摆放时要重心靠下，相比QPQ或离子氮化，BNO工艺装夹时，产品可以点、线接触，极大的减少了装卡时间，将装夹好零件的工装吊入BNO处理设备中：本发明通过氮化过程与氧化过程中同一炉里完成，处理后零件可获得表面高硬度、耐磨性、抗咬合性、耐腐蚀性、黑色外观等性能。
Description
技术领域
本发明涉及金属表面处理技术领域，具体为一种金属表面处理技术的方 法。
背景技术
金属材料是指具有光泽、延展性、容易导电、传热等性质的材料，其中 黑色金属(钢铁)是基本的结构材料，称为“工业的骨骼”，迄今为止，钢 铁在工业原材料构成中的主导地位依然是无法被取代的；
钢铁材料的最常见失效模式是生锈，生锈是一种化学反应，当空气中的 氧气溶解在水里时，氧在有水的环境中与铁反应，生成的Fe2O3就是铁锈， 铁锈是一种棕红色的物质，它不像铁那么坚硬，很容易脱落，一块铁完全生 锈后，体积可胀大8倍，如果铁锈不除去，这海绵状的铁锈特别容易吸收水 分，加速未生锈部分的腐蚀过程，铁在生锈时会更重，大约是原来的3至5 倍的重量；
生锈后不再坚固耐用，用钢铁制造的产品如大桥、机器等，因为生锈， 会发生断折、故障运行等，进而引发事故，造成经济损失，根据世界上宏观 的统计和调查，每年因腐蚀损失约1％的重量，这种损失在热带、海洋的环境 中更加严重，全世界每年因钢铁腐蚀造成的的经济损失平均约占国家经济总 量的3％-4％，直接经济损失约7000亿-10000亿美元，其中：英国的损失平均 达100亿英镑，占GDP的3.5％，德国的损失约为450亿德国马克，占GDP的 3.0％，美国年腐蚀损失达3000多亿美元，占GDP的4.2％(以上数据为2017 年数据)；
此外钢铁材料另外一种失效模式是发生磨损，磨损失效是指零部件在使 用或运行过程中，几何尺寸(体积)、表面质量、组织结构及性能发生变化， 失去原有设计所规定的功能，有损伤或隐患，继续使用会失去可靠性及安全 性，甚至完全丧失原定功能，并引发事故；
国际权威机构测算：世界一次性能源的30～50％消耗在摩擦损失上，机械 设备损坏和失效约80％是摩擦磨损造成的，而且50％以上的机械装备的恶性事 故都是起因于润滑失效造成的过度磨损，欧美发达国家因摩擦磨损造成的损 失约占其国民生产总值的2％～7％，目前我国的经济发展模式还比较粗犷，资 源浪费严重，该领域的损失远高于欧美发达国家；
目前解决腐蚀与磨损的方法有以下几大类：
(1)油脂防护：是最普通的防腐方法，多用于封闭腔或对表面无外饰要 求的防腐方式；但许多零件为少油或无油工况，且防锈油、脂现场管理容易 脏乱差；
(2)喷涂防护：喷覆涂层完好时，可获得一定的耐腐蚀性；但由于涂层 本身强度有限，仅可用于无磕碰或少磕碰场合；对耐磨性没有贡献；喷涂过 程环境污染严重，工作环境恶劣；
(3)表面镀层：处理后可获得一定耐蚀性及耐磨性，如镀锌、镀镍、镀 铬等，同样条件下比喷涂防护效果更好；但镀层容易剥落，极易损坏工作系 统；且处理过程环境污染严重；
(3)QPQ处理：处理后具有良好的耐磨性、耐疲劳性能和抗腐蚀性能， 且产品处理以后变形小，但QPQ工艺有以下不足：1、工艺过程繁琐，导致使 生产效率低，生产周期慢，产品还易变形；2、环境污染严重，QPQ的氮化盐 含大量氰根离子(CN-)，是一类剧毒，其漂洗去盐的水造成严重的废水污染， 活性耗尽的氮化、氧化盐属于高污染固体废弃物，开炉时的废气具有极强的 刺激性和腐蚀性，严重危害操作人员身体健康，并污染大气环境；3、无法处 理大尺寸零件QPQ炉体不能太大，否则中心部位熔盐温度下降，失去活性， 无法完成处理；上述现有技术中均存在一定缺陷，因此，我们提供一种金属 表面处理技术的方法用于解决上述背景技术中提出的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种金属表面处理技术的方法，以解决上述背景 技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种金属表面处理技术的 方法，包括如下步骤：
S1、工件表面清洁
金属零件加工周转过程中，表面会有乳化液、切削液、防锈油等物质， 本工序主要目的是去除零件表面的防锈油及其它杂质，具体做法为将零件放 入不锈钢网篮，将装有工件的网篮放入超声波清洗液中；
S2、装夹
将清洗后的零件装在适合产品结构的工装上，装夹时的方式要满足产品 最小的变形趋势，长轴件要吊装，薄壁件摆放时要重心靠下，相比QPQ或离 子氮化，BNO工艺装夹时，产品可以点、线接触，极大的减少了装卡时间；
S3、BNO处理
将装夹好零件的工装吊入BNO处理设备中，根据零件技术要求，采取指 定的工艺进行处理，温度为470℃-650℃，处理时间为4-8h，持续通入氮源、 碳源和氧源，处理压力为0.5-130KPa；
S4、检测
将零件随炉试块采用金相切割机切割，采用金相镶嵌机镶嵌，采用金相 磨抛机制样，在金相显微镜下观察白亮层厚度、脆性、疏松，氧化层厚度等 指标是否满足规定的技术要求，在显微维氏硬度计下检测零件表面硬度、硬 度梯度是否满足规定的技术要求；
S5、封闭
完成BNO处理的工件表面呈现黑灰色，此时已经形成白亮层及氧化层， 两种核心组织已经良好的结合在一起，将工件卸下装入周转框中，进行封闭 处理，封闭处理后工件表面呈现出有质感的亮黑色，因为该黑色并非本身的 黑色，而是表面特殊结构对光线的折射、漫散射等物理作用呈现出的视觉黑 色，因此该黑色异常耐磨，不易剥落；
S6、包装发货
至此BNO处理全部完成，按照客户来货的状态将产品包装发货。
优选的一种实施案例，步骤S1中，所述超声清洗液为符合环保要求、可 循环使用的强力化油剂，其浓度为5-10L化油剂：100L水，在70-90℃的环 境中，将工件超声处理5-15min，工件从超声波清洗液流转后，表面为无油、 无其它杂质的洁净状态。
优选的一种实施案例，步骤S3中，所述氮源的通入量为炉体体积的3.5 倍，碳源占炉气体积比4％，氧源通入量为炉体体积的2倍，过程中工件一直 处于炉内封闭空间，不再对工件进行转移的其它处理。
优选的一种实施案例，步骤S3中，所述氮源的通入量为炉体体积的2倍， 碳源占炉气体积比3％，氧源通入量为炉体体积的1倍，过程中工件一直处于 炉内封闭空间，不再对工件进行转移的其它处理。
优选的一种实施案例，步骤S3中，所述氮源的通入量为炉体体积的5倍， 碳源占炉气体积比5％，氧源通入量为炉体体积的3倍，过程中工件一直处于 炉内封闭空间，不再对工件进行转移的其它处理。
优选的一种实施案例，所述氮源、碳源和氧源分别为NH3、CO2和H2O， 其中氮源还可以为CO、CO2、CH3OH、CH3CH、CH3COCH3中的其中一种，使得 BNO处理技术对金属表面进行处理仅排放N2、CO2、水蒸汽，且伴随无废水和 固体废弃物产生，N2、CO2、水蒸气、无废水和固体废弃物均为无毒无害物质， 从而使得BNO处理技术生产现场无异味，对环境及人体无害。
优选的一种实施案例，步骤S5中，所述封闭处理温度为50-150℃，封闭 剂采用各种型号防锈油均可，每1Kg零件约消耗10-20g封闭剂。
优选的一种实施案例，BNO处理技术包括氮化处理和氧化处理，氮化处理 和氧化处理在同一处理炉内一次完成，BNO处理技术舍弃了现有技术中包含的 抛光和转移工序，提高生产效率，提高产品质量。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：工艺步骤较少，处理方法简单， 可操行性强，显著降低了操作费用和成本，提高生产效率，便于推广和使用； 氮化过程与氧化过程中同一炉里完成，处理后零件可获得表面高硬度、耐磨 性、抗咬合性、耐腐蚀性、黑色外观等性能；其中氮化过程为软氮化，即氮 碳共渗，须获得满足使用性能的白亮层厚度、有效硬化层厚度，并满足脆性 等级、疏松等级评级，使处理后获得高硬度、耐磨性、抗咬合性、轻微的耐 腐蚀等性能；软氮化过程主要介质为氨气，碳源根据技术要求，可以为CO、 CO2、CH3OH、CH3CH、CH3COCH3其中的一种，氨气的通入量(m3/h)约为本炉 装炉产品表面积(m2)的0.05-0.1倍，氮化处理与氧化处理在金属表面构建 有特殊结构，使氮化层与氧化层结合牢固；
氧化过程为蒸汽氧化，所用介质为去离子水，氧化层的主要成分为致密 的Fe3O4，其晶体结构为六方片层装结构，通过氧化过程可获得黑色外观、显 著的耐腐蚀性提升、降低摩擦系数等性能，且BNO处理技术对金属表面进行 处理仅排放N2、CO2、水蒸汽，且伴随无废水和固体废弃物产生，N2、CO2、 水蒸气、无废水和固体废弃物均为无毒无害物质，使得BNO处理技术生产现 场无异味，对环境及人体无害。
具体实施方式
下面将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 描述的实施例仅仅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做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。
实施例1
本发明提供一种技术方案：一种金属表面处理技术的方法，包括如下步 骤：
S1、工件表面清洁
金属零件加工周转过程中，表面会有乳化液、切削液、防锈油等物质， 本工序主要目的是去除零件表面的防锈油及其它杂质，具体做法为将零件放 入不锈钢网篮，将装有工件的网篮放入超声波清洗液中，超声清洗液为符合 环保要求、可循环使用的强力化油剂，其浓度为5-10L化油剂：100L水，在 70-90℃的环境中，将工件超声处理5-15min，工件从超声波清洗线流转后， 表面为无油、无其它杂质的洁净状态；
S2、装夹
将清洗后的零件装在适合产品结构的工装上，装夹时的方式要满足产品 最小的变形趋势，长轴件要吊装，薄壁件摆放时要重心靠下，相比QPQ或离 子氮化，BNO工艺装夹时，产品可以点、线接触，极大的减少了装卡时间；
S3、BNO处理
将装夹好零件的工装吊入BNO处理设备中，根据零件技术要求，采取指 定的工艺进行处理，温度为470℃-650℃，处理时间为4-8h，持续通入介质， 其中氮源，通入量为炉体体积的3.5倍，碳源占炉气体积比4％，氧源通入量 为炉体体积的2倍，过程中工件一直处于炉内封闭空间，不再对工件进行转 移的其它处理，处理压力为0.5-130KPa，BNO处理技术包括氮化处理和氧化 处理，氮化处理和氧化处理在同一处理炉内一次完成，BNO处理技术舍弃了现 有技术中包含的抛光和转移工序，提高生产效率，提高产品质量；
S4、检测
将零件随炉试块采用金相切割机切割，采用金相镶嵌机镶嵌，采用金相 磨抛机制样，在金相显微镜下观察白亮层厚度、脆性、疏松，氧化层厚度等 指标是否满足规定的技术要求，在显微维氏硬度计下检测零件表面硬度、硬 度梯度是否满足规定的技术要求；
S5、封闭
完成BNO处理的工件表面呈现黑灰色，此时已经形成白亮层及氧化层， 两种核心组织已经良好的结合在一起，将工件卸下装入周转框中，进行封闭 处理，封闭处理温度为50-150℃，封闭剂采用各种型号防锈油均可，每1Kg 零件约消耗10-20g封闭剂，封闭处理后工件表面呈现出有质感的亮黑色，因 为该黑色并非本身的黑色，而是表面特殊结构对光线的折射、漫散射等物理 作用呈现出的视觉黑色，因此该黑色异常耐磨，不易剥落；
S6、包装发货
至此BNO处理全部完成，按照客户来货的状态将产品包装发货。
实施例2
本发明提供一种技术方案：一种金属表面处理技术的方法，包括如下步 骤：
S1、工件表面清洁
金属零件加工周转过程中，表面会有乳化液、切削液、防锈油等物质， 本工序主要目的是去除零件表面的防锈油及其它杂质，具体做法为将零件放 入不锈钢网篮，将装有工件的网篮放入超声波清洗液中，超声清洗液为符合 环保要求、可循环使用的强力化油剂，其浓度为5-10L化油剂：100L水，在 70-90℃的环境中，将工件超声处理5-15min，工件从超声波清洗线流转后， 表面为无油、无其它杂质的洁净状态；
S2、装夹
将清洗后的零件装在适合产品结构的工装上，装夹时的方式要满足产品 最小的变形趋势，长轴件要吊装，薄壁件摆放时要重心靠下，相比QPQ或离 子氮化，BNO工艺装夹时，产品可以点、线接触，极大的减少了装卡时间；
S3、BNO处理
将装夹好零件的工装吊入BNO处理设备中，根据零件技术要求，采取指 定的工艺进行处理，温度为470℃-650℃，处理时间为4-8h，持续通入介质， 其中氮源，通入量为炉体体积的2倍，碳源占炉气体积比3％，氧源通入量为 炉体体积的1倍，过程中工件一直处于炉内封闭空间，不再对工件进行转移 的其它处理，处理压力为0.5-130KPa，BNO处理技术包括氮化处理和氧化处 理，氮化处理和氧化处理在同一处理炉内一次完成，BNO处理技术舍弃了现有 技术中包含的抛光和转移工序，提高生产效率，提高产品质量；
S4、检测
将零件随炉试块采用金相切割机切割，采用金相镶嵌机镶嵌，采用金相 磨抛机制样，在金相显微镜下观察白亮层厚度、脆性、疏松，氧化层厚度等 指标是否满足规定的技术要求，在显微维氏硬度计下检测零件表面硬度、硬 度梯度是否满足规定的技术要求；
S5、封闭
完成BNO处理的工件表面呈现黑灰色，此时已经形成白亮层及氧化层， 两种核心组织已经良好的结合在一起，将工件卸下装入周转框中，进行封闭 处理，封闭处理温度为50-150℃，封闭剂采用各种型号防锈油均可，每1Kg 零件约消耗10-20g封闭剂，封闭处理后工件表面呈现出有质感的亮黑色，因 为该黑色并非本身的黑色，而是表面特殊结构对光线的折射、漫散射等物理 作用呈现出的视觉黑色，因此该黑色异常耐磨，不易剥落；
S6、包装发货
至此BNO处理全部完成，按照客户来货的状态将产品包装发货。
实施例3
本发明提供一种技术方案：一种金属表面处理技术的方法，包括如下步 骤：
S1、工件表面清洁
金属零件加工周转过程中，表面会有乳化液、切削液、防锈油等物质， 本工序主要目的是去除零件表面的防锈油及其它杂质，具体做法为将零件放 入不锈钢网篮，将装有工件的网篮放入超声波清洗液中，超声清洗液为符合 环保要求、可循环使用的强力化油剂，其浓度为5-10L化油剂：100L水，在 70-90℃的环境中，将工件超声处理5-15min，工件从超声波清洗线流转后， 表面为无油、无其它杂质的洁净状态；
S2、装夹
将清洗后的零件装在适合产品结构的工装上，装夹时的方式要满足产品 最小的变形趋势，长轴件要吊装，薄壁件摆放时要重心靠下，相比QPQ或离 子氮化，BNO工艺装夹时，产品可以点、线接触，极大的减少了装卡时间；
S3、BNO处理
将装夹好零件的工装吊入BNO处理设备中，根据零件技术要求，采取指 定的工艺进行处理，温度为470℃-650℃，处理时间为4-8h，持续通入介质， 其中氮源，通入量为炉体体积的5倍，碳源占炉气体积比5％，氧源通入量为 炉体体积的3倍，过程中工件一直处于炉内封闭空间，不再对工件进行转移 的其它处理，处理压力为0.5-130KPa，BNO处理技术包括氮化处理和氧化处 理，氮化处理和氧化处理在同一处理炉内一次完成，BNO处理技术舍弃了现有 技术中包含的抛光和转移工序，提高生产效率，提高产品质量；
S4、检测
将零件随炉试块采用金相切割机切割，采用金相镶嵌机镶嵌，采用金相 磨抛机制样，在金相显微镜下观察白亮层厚度、脆性、疏松，氧化层厚度等 指标是否满足规定的技术要求，在显微维氏硬度计下检测零件表面硬度、硬 度梯度是否满足规定的技术要求；
S5、封闭
完成BNO处理的工件表面呈现黑灰色，此时已经形成白亮层及氧化层， 两种核心组织已经良好的结合在一起，将工件卸下装入周转框中，进行封闭 处理，封闭处理温度为50-150℃，封闭剂采用各种型号防锈油均可，每1Kg 零件约消耗10-20g封闭剂，封闭处理后工件表面呈现出有质感的亮黑色，因 为该黑色并非本身的黑色，而是表面特殊结构对光线的折射、漫散射等物理 作用呈现出的视觉黑色，因此该黑色异常耐磨，不易剥落；
S6、包装发货
至此BNO处理全部完成，按照客户来货的状态将产品包装发货。
本发明一种金属表面处理技术的方法：在BNO处理技术中氮化过程与氧 化过程中同一炉里完成，处理后零件可获得表面高硬度、耐磨性、抗咬合性、 耐腐蚀性、黑色外观等性能；其中氮化过程为软氮化，即氮碳共渗，须获得 满足使用性能的白亮层厚度、有效硬化层厚度，并满足脆性等级、疏松等级 评级，使处理后获得高硬度、耐磨性、抗咬合性、轻微的耐腐蚀等性能；软 氮化过程主要介质为氨气，碳源根据技术要求，可以为CO、CO2、CH3OH、CH3CH、 CH3COCH3其中的一种，氨气的通入量(m3/h)约为本炉装炉产品表面积(m2) 的0.05-0.1倍，氮化处理与氧化处理在金属表面构建有特殊结构，使氮化层 与氧化层结合牢固；
氧化过程为蒸汽氧化，所用介质为去离子水，氧化层的主要成分为致密 的Fe3O4，其晶体结构为六方片层装结构，通过氧化过程可获得黑色外观、显 著的耐腐蚀性提升、降低摩擦系数等性能，且BNO处理技术对金属表面进行 处理仅排放N2、CO2、水蒸汽，且伴随无废水和固体废弃物产生，N2、CO2、 水蒸气、无废水和固体废弃物均为无毒无害物质，使得BNO处理技术生产现 场无异味，对环境及人体无害。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而 言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行 多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限 定。
Claims (8)
1.一种金属表面处理技术的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、工件表面清洁
金属零件加工周转过程中，表面会有乳化液、切削液、防锈油等物质，本工序主要目的是去除零件表面的防锈油及其它杂质，具体做法为将零件放入不锈钢网篮，将装有工件的网篮放入超声波清洗液中；
S2、装夹
将清洗后的零件装在适合产品结构的工装上，装夹时的方式要满足产品最小的变形趋势，长轴件要吊装，薄壁件摆放时要重心靠下，相比QPQ或离子氮化，BNO工艺装夹时，产品可以点、线接触，极大的减少了装卡时间；
S3、BNO处理
将装夹好零件的工装吊入BNO处理设备中，根据零件技术要求，采取指定的工艺进行处理，温度为470℃-650℃，处理时间为4-8h，持续通入氮源、碳源和氧源，处理压力为0.5-130KPa；
S4、检测
将零件随炉试块采用金相切割机切割，采用金相镶嵌机镶嵌，采用金相磨抛机制样；
S5、封闭
完成BNO处理的工件表面呈现黑灰色，此时已经形成白亮层及氧化层，两种核心组织已经良好的结合在一起，将工件卸下装入周转框中，进行封闭处理；
S6、包装发货
至此BNO处理全部完成，按照客户来货的状态将产品包装发货。
2.根据权利要求1所述的一种金属表面处理技术的方法，其特征在于：步骤S1中，所述超声清洗液为符合环保要求、可循环使用的强力化油剂，其浓度为5-10L化油剂：100L水，在70-90℃的环境中，将工件超声处理5-15min，工件从超声波清洗液流转后，表面为无油、无其它杂质的洁净状态。
3.根据权利要求1所述的一种金属表面处理技术的方法，其特征在于：步骤S3中，所述氮源的通入量为炉体体积的3.5倍，碳源占炉气体积比4％，氧源通入量为炉体体积的2倍。
4.根据权利要求1所述的一种金属表面处理技术的方法，其特征在于：步骤S3中，所述氮源的通入量为炉体体积的2倍，碳源占炉气体积比3％，氧源通入量为炉体体积的1倍。
5.根据权利要求1所述的一种金属表面处理技术的方法，其特征在于：步骤S3中，所述氮源的通入量为炉体体积的5倍，碳源占炉气体积比5％，氧源通入量为炉体体积的3倍。
6.根据权利要求1所述的一种金属表面处理技术的方法，其特征在于：所述氮源、碳源和氧源分别为NH3、CO2和H2O，其中氮源还可以为CO、CO2、CH3OH、CH3CH、CH3COCH3中的其中一种。
7.根据权利要求1所述的一种金属表面处理技术的方法，其特征在于：步骤S5中，所述封闭处理温度为50-150℃，封闭剂采用各种型号防锈油均可，每1Kg零件约消耗10-20g封闭剂。
8.根据权利要求1所述的一种金属表面处理技术的方法，其特征在于：BNO处理技术包括氮化处理和氧化处理，氮化处理和氧化处理在同一处理炉内一次完成。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011461275.7A CN112609151A (zh) | 2020-12-15 | 2020-12-15 | 一种金属表面处理技术的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011461275.7A CN112609151A (zh) | 2020-12-15 | 2020-12-15 | 一种金属表面处理技术的方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112609151A true CN112609151A (zh) | 2021-04-06 |
Family
ID=75233747
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202011461275.7A Pending CN112609151A (zh) | 2020-12-15 | 2020-12-15 | 一种金属表面处理技术的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112609151A (zh) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108893706A (zh) * | 2018-07-19 | 2018-11-27 | 上海上大热处理有限公司 | 气体氮碳共渗及后氧化复合处理工艺 |
| CN110029304A (zh) * | 2019-03-12 | 2019-07-19 | 常州铂林热处理有限公司 | 一种合金钢的气氛氮化、氧化处理工艺 |
| CN110423980A (zh) * | 2019-08-01 | 2019-11-08 | 通富热处理(昆山)有限公司 | 提高制动盘耐蚀及耐磨性能的复合处理工艺 |
| CN110777323A (zh) * | 2019-12-06 | 2020-02-11 | 上海大学 | 气体氮碳共渗及后氧化工艺复合处理方法 |
-
2020
- 2020-12-15 CN CN202011461275.7A patent/CN112609151A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108893706A (zh) * | 2018-07-19 | 2018-11-27 | 上海上大热处理有限公司 | 气体氮碳共渗及后氧化复合处理工艺 |
| CN110029304A (zh) * | 2019-03-12 | 2019-07-19 | 常州铂林热处理有限公司 | 一种合金钢的气氛氮化、氧化处理工艺 |
| CN110423980A (zh) * | 2019-08-01 | 2019-11-08 | 通富热处理(昆山)有限公司 | 提高制动盘耐蚀及耐磨性能的复合处理工艺 |
| CN110777323A (zh) * | 2019-12-06 | 2020-02-11 | 上海大学 | 气体氮碳共渗及后氧化工艺复合处理方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100370056C (zh) | 盐浴渗氮制造具有增强耐腐蚀性金属构件的方法 | |
| Bloyce et al. | Surface engineering of titanium and titanium alloys | |
| JP5583023B2 (ja) | 窒化又は浸炭窒化された鋼製部材の耐蝕性表面の製造方法 | |
| CN101580926A (zh) | 活塞杆盐浴热处理工艺 | |
| JP2011506762A5 (zh) | ||
| CN100591944C (zh) | 汽车减振器活塞杆生产工艺方法 | |
| CN101580925A (zh) | 活塞杆盐浴处理氮化剂 | |
| CN112609151A (zh) | 一种金属表面处理技术的方法 | |
| CN111763907A (zh) | 一种用于金属工件表面处理的盐浴渗氮剂及金属工件表面处理方法 | |
| US20110309296A1 (en) | Method for the surface treatment of stainless steel | |
| EP0479409B1 (en) | Austenitic stainless steel screw and a method for manufacturing the same | |
| CA1046387A (en) | Method and composition for cleaning the surface of ferrous metal | |
| KR20120075346A (ko) | 페라이트계 스테인리스 강판의 산세방법 | |
| CN110607524A (zh) | 一种橡胶密封件骨架的表面处理工艺 | |
| Davis | Surface engineering of stainless steels | |
| CN105648432A (zh) | 一种弹簧钢表面蓝色氧化膜的制备方法 | |
| CN112301351A (zh) | 一种奥氏体不锈钢零件的酸洗钝化工艺 | |
| Hudson | Pickling and descaling | |
| Tsikh et al. | Advancement of the process of carbonitriding. | |
| CN85104742B (zh) | 钢铁除锈、钝化新工艺 | |
| JPS5919199B2 (ja) | 表面硬化処理を施した鋼物品のメツキ前処理法 | |
| CN111500975B (zh) | 一种减震器储油缸表面处理方法 | |
| CN116904915A (zh) | 一种金属零件的氮氧化处理工艺 | |
| Hyie et al. | Comparison of Different Surface Pre-Treatment on Mild Steel for Cobalt-Nickel-Iron Electroplating. | |
| Koay et al. | Comparison of different surface pre-treatment on mild steel for cobalt-nickel-iron electroplating/Koay Mei Hyie…[et al.] |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210406 |