RU2721728C1 - Steel element with modified surface, formed by impregnation with nickel and zinc, and method of production thereof - Google Patents

Steel element with modified surface, formed by impregnation with nickel and zinc, and method of production thereof Download PDF

Info

Publication number
RU2721728C1
RU2721728C1 RU2019107692A RU2019107692A RU2721728C1 RU 2721728 C1 RU2721728 C1 RU 2721728C1 RU 2019107692 A RU2019107692 A RU 2019107692A RU 2019107692 A RU2019107692 A RU 2019107692A RU 2721728 C1 RU2721728 C1 RU 2721728C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
steel
steel substrate
range
substrate
diffusion layer
Prior art date
Application number
RU2019107692A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юйчжун ЖЭНЬ
Original Assignee
Чунцин Даю Серфейс Текнолоджи Ко., Лтд
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Чунцин Даю Серфейс Текнолоджи Ко., Лтд filed Critical Чунцин Даю Серфейс Текнолоджи Ко., Лтд
Application granted granted Critical
Publication of RU2721728C1 publication Critical patent/RU2721728C1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C10/00Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces
    • C23C10/28Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces using solids, e.g. powders, pastes
    • C23C10/34Embedding in a powder mixture, i.e. pack cementation
    • C23C10/52Embedding in a powder mixture, i.e. pack cementation more than one element being diffused in one step
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C10/00Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces
    • C23C10/02Pretreatment of the material to be coated
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C10/00Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces
    • C23C10/28Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces using solids, e.g. powders, pastes
    • C23C10/34Embedding in a powder mixture, i.e. pack cementation
    • C23C10/36Embedding in a powder mixture, i.e. pack cementation only one element being diffused
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C10/00Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces
    • C23C10/60After-treatment
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C28/00Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/02Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings only including layers of metallic material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C28/00Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/02Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings only including layers of metallic material
    • C23C28/021Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings only including layers of metallic material including at least one metal alloy layer
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C28/00Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/02Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings only including layers of metallic material
    • C23C28/023Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings only including layers of metallic material only coatings of metal elements only
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C28/00Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/02Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings only including layers of metallic material
    • C23C28/023Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings only including layers of metallic material only coatings of metal elements only
    • C23C28/025Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings only including layers of metallic material only coatings of metal elements only with at least one zinc-based layer

Abstract

FIELD: metallurgy.SUBSTANCE: group of inventions relates to a steel element with a modified surface with anticorrosion properties and to a method for production thereof. Said steel element with modified anticorrosion surface, having Vickers microhardness in range of 240 to 500, comprises, in the direction from the outside to the inside, a deposited alloy layer, a metal diffusion layer and a steel substrate. Deposited layer of the alloy contains zinc and iron alloys, the metal diffusion layer contains pearlite crystals and ferrite crystals, and the steel substrate contains carbon in amount of 0.3–0.65 wt. %. Method of anticorrosion modification of steel element surface includes the following stages. Step S1, where steel substrate is provided. Step S2, where steel substrate is cleaned from oil and fat adhered to its surface. Step S3, on which steel substrate surface is cleaned from rust by blowing with metal powder. Step S4, where steel substrate and impregnating substance is loaded into closed steel container, steel container is heated to temperature in range of 370 to 430 °C and steel container is rotated at rate of 5 to 10 rpm during heating. Step S5, where steel substrate is washed.EFFECT: providing a steel structure with a modified surface, having good corrosion resistance, which can reduce losses caused by steel corrosion, wherein the main mechanical properties of the steel substrate are not changed and the abrasion resistance of the steel substrate is improved.9 cl, 7 dwg, 2 ex

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕFIELD OF THE INVENTION

Настоящее изобретение относится к стальным элементам с модифицированной поверхностью и, в частности, к стальному элементу с модифицированной поверхностью с антикоррозионными свойствами и к способу его изготовления.The present invention relates to steel elements with a modified surface and, in particular, to a steel element with a modified surface with anticorrosive properties and to a method for its manufacture.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯBACKGROUND OF THE INVENTION

Коррозия стали наносит огромный ущерб в мире. Согласно исследованиям сталь, обращенная в лом по причине коррозии, ежегодно составляет более 20 % от годового производства стали, нанося ущерб, оцениваемый приблизительно в 7000 сотен миллионов долларов. Стоимость ущерба намного превышает общую стоимость ущерба, вызываемого стихийными бедствиями, такими как землетрясение, наводнение и тайфун. В настоящее время в целях снижения коррозии стали разрабатывают некоторые технологии, направленные на предотвращение коррозии. Однако, защитные покрытия, выполненные посредством технологий, направленных на предотвращение коррозии, не решают полностью проблему коррозии, и их твердость является низкой. Пропитка никелем и цинком может придать обрабатываемой детали более высокую коррозионную стойкость, более высокую износостойкость и высокую вибростойкость. Таким образом, существует необходимость в изготовлении стальной структуры с модифицированной поверхностью с антикоррозионными свойствами, образованной путем пропитки никелем и цинком.Corrosion of steel causes great damage to the world. According to studies, scrap steel due to corrosion accounts for more than 20% of the annual steel production annually, causing damage estimated at approximately $ 7,000 hundred million. The cost of damage far exceeds the total cost of damage caused by natural disasters such as earthquakes, floods and typhoons. Currently, in order to reduce steel corrosion, several technologies are being developed to prevent corrosion. However, protective coatings made by means of technologies aimed at preventing corrosion do not completely solve the corrosion problem, and their hardness is low. Impregnation with nickel and zinc can give the workpiece a higher corrosion resistance, higher wear resistance and high vibration resistance. Thus, there is a need for the manufacture of a steel structure with a modified surface with anticorrosive properties formed by impregnation with nickel and zinc.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

Существует необходимость в стальной структуре с модифицированной поверхностью с антикоррозионными свойствами, образованной путем пропитки никелем и цинком.There is a need for a steel structure with a modified surface with anticorrosive properties formed by impregnation with nickel and zinc.

В настоящем изобретении предложен стальной элемент с модифицированной поверхностью, образованный путем пропитки никелем и цинком. Стальной элемент с модифицированной поверхностью содержит структуры сплава с антикоррозионными свойствами, образованные на стальной подложке. Стальной элемент с модифицированной поверхностью с антикоррозионными свойствами содержит, в направлении снаружи вовнутрь, слой осаждения сплава и металлический диффузионный слой. При этом стальная подложка изготовлена из среднеуглеродистой стали или среднеуглеродистой легированной стали. Слой осаждения сплава содержит сплавы цинка и железа, металлический диффузионный слой содержит кристаллы перлита, кристаллы феррита и структуры, полученные в результате закалки и отпуска. Стальная подложка содержит углеродный элемент, который в стальной подложке содержится в диапазоне от 0,3 вес. % до 0,65 вес. %. Стальной элемент с модифицированной поверхностью с антикоррозионными свойствами имеет микротвердость по Виккерсу в диапазоне от 240 до 500.The present invention provides a surface-modified steel member formed by impregnation with nickel and zinc. The modified surface steel element contains alloy structures with anticorrosive properties formed on a steel substrate. The steel element with a modified surface with anticorrosive properties contains, in the direction from the outside inward, an alloy deposition layer and a metal diffusion layer. In this case, the steel substrate is made of medium carbon steel or medium carbon alloy steel. The alloy deposition layer contains zinc and iron alloys, the metal diffusion layer contains perlite crystals, ferrite crystals and structures obtained by quenching and tempering. The steel substrate contains a carbon element, which in the steel substrate is contained in the range from 0.3 weight. % to 0.65 weight. % A steel element with a modified surface with anticorrosive properties has a Vickers microhardness in the range from 240 to 500.

Кроме того, стальной элемент с модифицированной поверхностью с антикоррозионными свойствами не подвергнут закалке и отпуску, металлический диффузионный слой имеет микротвердость по Виккерсу, превышающую микротвердость по Виккерсу стальной подложки.In addition, the steel element with a modified surface with anticorrosive properties is not subjected to hardening and tempering, the metal diffusion layer has a Vickers microhardness exceeding the Vickers microhardness of the steel substrate.

Кроме того, стальной элемент с модифицированной поверхностью с антикоррозионными свойствами подвергнут процессу закалки и отпуска и содержит структуры, образованные при закалке и отпуске, после процесса закалки и отпуска, при этом металлический диффузионный слой имеет микротвердость по Виккерсу, не превышающую микротвердость по Виккерсу стальной подложки.In addition, the steel element with a modified surface with anticorrosive properties is subjected to the hardening and tempering process and contains structures formed during hardening and tempering after the hardening and tempering process, while the metal diffusion layer has Vickers microhardness not exceeding the Vickers microhardness of the steel substrate.

Кроме того, когда стальной элемент с модифицированной поверхностью не подвергнут закалке и отпуску, цвет кристаллов перлита в металлическом диффузионном слое является более светлым, чем цвет кристаллов перлита в стальной подложке после от 10 секунд до 50 секунд погружения стального элемента с модифицированной поверхностью в травильный раствор, содержащий азотную кислоту и спирт в концентрации от 1% до 5%.In addition, when the steel element with the modified surface is not subjected to hardening and tempering, the color of perlite crystals in the metal diffusion layer is lighter than the color of perlite crystals in the steel substrate after 10 seconds to 50 seconds of immersion of the modified surface steel element in the etching solution, containing nitric acid and alcohol in a concentration of from 1% to 5%.

Кроме того, когда стальной элемент с модифицированной поверхностью подвергнут закалке и отпуску, металлический диффузионный слой на среднеуглеродистой стали или среднеуглеродистой легированной стали содержит структуры, образованные при закалке и отпуске, с сохранением блестящего белого цвета металлического диффузионного слоя после от 10 секунд до 50 секунд погружения стального элемента с модифицированной поверхностью в травильный раствор, содержащий азотную кислоту и спирт в концентрации от 1% до 5%.In addition, when a steel element with a modified surface is quenched and tempered, the metal diffusion layer on medium carbon steel or medium carbon alloy steel contains structures formed during quenching and tempering, while maintaining a brilliant white color of the metal diffusion layer after 10 seconds to 50 seconds of immersion of the steel element with a modified surface in the etching solution containing nitric acid and alcohol in a concentration of from 1% to 5%.

Кроме того, толщина слоя осаждения сплава находится в диапазоне от 60 микрон до 110 микрон, и толщина металлического диффузионного слоя находится в диапазоне от 30 микрон до 120 микрон.In addition, the thickness of the alloy deposition layer is in the range of 60 microns to 110 microns, and the thickness of the metal diffusion layer is in the range of 30 microns to 120 microns.

Кроме того, стальная подложка стального элемента с модифицированной поверхностью с антикоррозионными свойствами изготовлена из среднеуглеродистой стали или среднеуглеродистой легированной стали.In addition, the steel substrate of the steel element with a modified surface with anti-corrosion properties is made of medium carbon steel or medium carbon alloy steel.

В настоящем изобретении дополнительно предложен способ модифицирования поверхности стального материала, включающий:The present invention further provides a method for modifying the surface of a steel material, comprising:

этап S1, предусматривающий предоставление стальной подложки, которая изготовлена из среднеуглеродистой стали или среднеуглеродистой легированной стали;step S1, providing for a steel substrate that is made of medium carbon steel or medium carbon alloy steel;

этап S2, предусматривающий очистку от масла и жира, налипших на поверхность стальной подложки, щелочным раствором;step S2, comprising cleaning the oil and fat adhering to the surface of the steel substrate with an alkaline solution;

этап S3, предусматривающий очистку от ржавчины на поверхности стальной подложки, полученной на этапе S1, обдувкой металлическим порошком;step S3, providing for cleaning from rust on the surface of the steel substrate obtained in step S1 by blowing with metal powder;

этап S4, предусматривающий загрузку стальной подложки и пропиточного вещества в закрытый стальной контейнер, нагревание стального контейнера до температуры в диапазоне от 370 градусов Цельсия до 430 градусов Цельсия и вращение стального контейнера со скоростью в диапазоне от 5 об/мин до 10 об/мин во время нагревания, при этом пропиточное вещество содержит порошок Zn в диапазоне от 25 вес. % до 30 вес. %, порошок Ni в диапазоне от 2 вес. % до 2,5 вес. %, порошок Al в диапазоне от 1 вес. % до 2,5 вес. %, порошок редкоземельных металлов в диапазоне от 0,5 вес. % до 1,5 вес. %, хлористый аммоний в диапазоне от 1 вес. % до 4 вес. % и порошок Al2O3 как остальную часть в весовых процентах;step S4, comprising loading the steel substrate and the impregnating agent into a closed steel container, heating the steel container to a temperature in the range of 370 degrees Celsius to 430 degrees Celsius, and rotating the steel container at a speed in the range of 5 rpm to 10 rpm during heating, while the impregnating substance contains Zn powder in the range of 25 wt. % to 30 weight. %, Ni powder in the range of 2 wt. % to 2.5 weight. %, Al powder in the range of 1 weight. % to 2.5 weight. %, powder of rare earth metals in the range of 0.5 weight. % to 1.5 weight. %, ammonium chloride in the range of 1 weight. % to 4 weight. % and Al 2 O 3 powder as the rest in weight percent;

этап S5, предусматривающий промывку.step S5, including flushing.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВBRIEF DESCRIPTION OF GRAPHIC MATERIALS

На фиг. 1 представлен схематический вид варианта осуществления стального материала с антикоррозионными свойствами.In FIG. 1 is a schematic view of an embodiment of a steel material with anticorrosion properties.

На фиг. 2 представлен металлографический вид поперечного сечения стальной подложки из стали № 45 после модифицирования поверхности, которая не подвергнута закалке и отпуску.In FIG. 2 shows a metallographic cross-sectional view of a steel substrate of steel No. 45 after modifying a surface that has not been hardened and tempered.

На фиг. 3 представлен металлографический вид поперечного сечения стальной подложки из стали № 45 после модифицирования поверхности, которая подвергнута процессу закалки и отпуска.In FIG. 3 shows a metallographic cross-sectional view of a steel substrate of steel No. 45 after modifying a surface that has been subjected to a hardening and tempering process.

На фиг. 4 представлен металлографический вид поперечного сечения стальной подложки из стали 42CrMoA после модифицирования поверхности, которая подвергнута процессу закалки и отпуска.In FIG. 4 is a metallographic cross-sectional view of a 42CrMoA steel substrate after modifying a surface that has been quenched and tempered.

На фиг. 5 представлен металлографический вид поперечного сечения стальной подложки из стали 35CrMo после модифицирования поверхности, которая подвергнута процессу закалки и отпуска.In FIG. 5 is a metallographic cross-sectional view of a 35CrMo steel substrate after modifying a surface that has been quenched and tempered.

На фиг. 6 представлен металлографический вид поперечного сечения стальной подложки из стали 35VB после модифицирования поверхности, которая подвергнута процессу закалки и отпуска.In FIG. 6 is a metallographic cross-sectional view of a 35VB steel substrate after modifying a surface that has been subjected to a hardening and tempering process.

На фиг. 7 представлен металлографический вид поперечного сечения стальной подложки из стали 40Cr после модифицирования поверхности, которая подвергнута процессу закалки и отпуска.In FIG. 7 is a metallographic cross-sectional view of a 40Cr steel substrate after modifying a surface that has been quenched and tempered.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕDETAILED DESCRIPTION

Ниже следует описание вариантов осуществления настоящего изобретения исключительно посредством вариантов осуществления со ссылкой на прилагаемые фигуры. Варианты осуществления, показанные и описанные выше, являются исключительно примерами. В подробное описание могут быть внесены изменения в рамках принципов настоящего изобретения, вплоть до изменений в полной мере, установленной широким общим значением терминов, используемых в формуле изобретения. Поэтому следует иметь в виду, что варианты осуществления, описанные выше, могут быть изменены в пределах объема формулы изобретения.The following is a description of embodiments of the present invention solely through embodiments with reference to the accompanying figures. The embodiments shown and described above are solely examples. The detailed description may be modified within the framework of the principles of the present invention, up to the extent fully established by the broad general meaning of the terms used in the claims. Therefore, it should be borne in mind that the embodiments described above may be changed within the scope of the claims.

В настоящем изобретении предложен способ модифицирования поверхности для изготовления стального материала с антикоррозионными свойствами посредством пропитки никелем и цинком. Способ включает следующие этапы.The present invention provides a surface modification method for manufacturing a steel material with anticorrosion properties by impregnation with nickel and zinc. The method includes the following steps.

Этап S1 предусматривает предоставление стальной подложки, изготовленной из среднеуглеродистой стали или среднеуглеродистой легированной стали.Step S1 comprises providing a steel substrate made of medium carbon steel or medium carbon alloy steel.

Среднеуглеродистая сталь содержит углеродный элемент, и углеродный элемент в среднеуглеродистой стали содержится в диапазоне от 0,3 вес. % до 0,65 вес. %. Среднеуглеродистая легированная сталь является легированной сталью, содержащей углеродный элемент и легирующий элемент, и углеродный элемент в среднеуглеродистой легированной стали содержится в диапазоне от 0,3 вес. % до 0,65 вес. %.Medium carbon steel contains a carbon element, and the carbon element in medium carbon steel is in the range of 0.3 weight. % to 0.65 weight. % The medium carbon alloy steel is alloy steel containing a carbon element and an alloying element, and the carbon element in the medium carbon alloy steel is contained in a range of from 0.3 weight. % to 0.65 weight. %

На этапе S2 стальную подложку подвергают предварительной обработке.In step S2, the steel substrate is pretreated.

В одном варианте осуществления предварительная обработка включает очистку от масла и жира, налипших на поверхность, щелочным раствором (или ультразвуковыми волнами и нагреванием) и очистку от ржавчины на поверхности обдувкой металлическим порошком.In one embodiment, the pretreatment includes cleaning the oil and fat adhering to the surface with an alkaline solution (or ultrasonic waves and heating) and cleaning the surface of rust with a metal powder blast.

Очистка от масла и жира щелочным раствором: щелочной раствор может содержать основную соль, и основная соль содержит каустическую соду, карбонат натрия, трехосновный фосфат натрия, силикат натрия или борат натрия. Основная соль может содержать по меньшей мере два из вышеуказанных компонентов. Кроме того, щелочной раствор может дополнительно содержать хелатообразующее вещество для стали и органическую добавку для улучшения очистки поверхности. Хелатообразующее вещество для стали содержит по меньшей мере одно из этилендиаминтетрауксусной кислоты (EDTA), цитрата натрия и триэтаноламина. Органическая добавка содержит по меньшей мере одно из этиленгликоля и моноэтилового эфира этиленгликоля.Removal of oil and fat with an alkaline solution: The alkaline solution may contain a basic salt, and the basic salt contains caustic soda, sodium carbonate, tribasic sodium phosphate, sodium silicate or sodium borate. The base salt may contain at least two of the above components. In addition, the alkaline solution may further comprise a chelating agent for steel and an organic additive to improve surface cleaning. The chelating agent for steel contains at least one of ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA), sodium citrate and triethanolamine. The organic additive contains at least one of ethylene glycol and ethylene glycol monoethyl ether.

Очистка от масла и жира ультразвуковыми волнами (ультразвуковая очистка) предполагает использование ультразвуковых волн для перемешивания промывочной жидкости, тем самым оказывая большие усилия прямо или опосредованно на загрязнители для рассеивания, эмульгирования или отделения загрязнителей, тем самым обеспечивая очистку. Ультразвуковая очистка требует надлежащей промывочной жидкости.Oil and grease cleaning by ultrasonic waves (ultrasonic cleaning) involves the use of ultrasonic waves to mix the washing liquid, thereby exerting great efforts directly or indirectly on the pollutants to disperse, emulsify or separate the pollutants, thereby providing cleaning. Ultrasonic cleaning requires proper flushing fluid.

Очистка от масла и жира нагреванием предполагает нагревание стальной подложки до температуры не ниже, чем точка воспламенения масла и жира, тем самым вызывая сжигание и испарение масла и жира.Cleaning from oil and fat by heating involves heating the steel substrate to a temperature not lower than the flash point of oil and fat, thereby causing the burning and evaporation of oil and fat.

Стальная подложка до очистки может иметь загрязнители, налипшие на поверхность, включая масло и жир, а также пыль. Если не произвести очистку от загрязнителей, загрязнители будут карбонизироваться, приводя к карбонизации во время нагревания, и карбонизация влияет на внешний вид и результаты модифицирования поверхности. Очистка от масла и жира может удалить загрязнители, налипшие на поверхность, тем самым подготавливая основу для последующего модифицирования поверхности.Prior to cleaning, the steel substrate may have contaminants adhering to the surface, including oil and grease, as well as dust. If no contaminants are cleaned, the contaminants will carbonize, leading to carbonization during heating, and carbonization affects the appearance and surface modification results. Removing oil and grease can remove contaminants adhering to the surface, thereby preparing the basis for subsequent surface modification.

Обдувка металлическим порошком может дополнительно очистить поверхность стальной подложки. Обдувка металлическим порошком обеспечивает принудительное удаление ржавчины и слоя окислов струей небольших твердых шариков под высоким давлением, тем самым способствуя обретению поверхностью требуемых шероховатости и блеска и подготавливая основу для последующего модифицирования поверхности.Powder blasting may further clean the surface of the steel substrate. Metal powder blowing provides the forced removal of rust and oxide layer by a jet of small solid balls under high pressure, thereby contributing to the surface gaining the required roughness and gloss and preparing the basis for subsequent surface modification.

На этапе S3 подготавливают пропиточное вещество.In step S3, an impregnation agent is prepared.

Пропиточное вещество подготавливают исходя из типа и требующихся антикоррозионных свойств сплава. Пропиточное вещество находится в форме порошка, который содержит порошок Zn в диапазоне от 25 вес. % до 30 вес. %, порошок Ni в диапазоне от 2 вес. % до 2,5 вес. %, порошок Al в диапазоне от 1 вес. % до 2,5 вес. %, порошок редкоземельных металлов в диапазоне от 0,5 вес. % до 1,5 вес. %, хлористый аммоний в диапазоне от 1 вес. % до 4 вес. % и порошок Al2O3 как остальную часть в весовых процентах. Конкретная концентрация каждого типа порошка в пропиточном веществе может варьироваться, исходя из материала стальной подложки или ее целевого применения.An impregnating substance is prepared based on the type and the required anticorrosive properties of the alloy. The impregnating agent is in the form of a powder, which contains Zn powder in the range of 25 wt. % to 30 weight. %, Ni powder in the range of 2 wt. % to 2.5 weight. %, Al powder in the range of 1 weight. % to 2.5 weight. %, powder of rare earth metals in the range of 0.5 weight. % to 1.5 weight. %, ammonium chloride in the range of 1 weight. % to 4 weight. % and Al 2 O 3 powder as the rest in weight percent. The specific concentration of each type of powder in the impregnating substance may vary based on the material of the steel substrate or its intended use.

На этапе S4 модифицируют поверхность стальной подложки.In step S4, the surface of the steel substrate is modified.

Стальную подложку, полученную на этапе S2, и пропиточное вещество, полученное на этапе S3, загружают в закрытый стальной контейнер. Стальной контейнер нагревают и вращают во время нагревания. За счет нагревания пропиточным веществом за счет теплопроводности стальная подложка и пропиточное вещество могут иметь одинаковую температуру, и пропиточное вещество может проникать в стальную подложку с модифицированием поверхности стальной подложки. В настоящем изобретении стальной контейнер вращают со скоростью в диапазоне от 5 оборотов в минуту (об/мин) до 10 об/мин во время нагревания. Скорость вращения стального контейнера обеспечивает равномерное нагревание пропиточного вещества и стальной подложки. Таким образом, пропиточное вещество равномерно проникает в стальную подложку, тем самым обеспечивая получение стального материала с антикоррозионными свойствами.The steel substrate obtained in step S2 and the impregnating substance obtained in step S3 are loaded into a closed steel container. The steel container is heated and rotated during heating. Due to heating by the impregnating substance due to thermal conductivity, the steel substrate and the impregnating substance can have the same temperature, and the impregnating substance can penetrate into the steel substrate with surface modification of the steel substrate. In the present invention, the steel container is rotated at a speed in the range of 5 revolutions per minute (rpm) to 10 rpm during heating. The rotation speed of the steel container ensures uniform heating of the impregnating substance and the steel substrate. Thus, the impregnating substance uniformly penetrates the steel substrate, thereby providing a steel material with anticorrosive properties.

Стальная подложка изготовлена из среднеуглеродистой стали или среднеуглеродистой легированной стали.The steel substrate is made of medium carbon steel or medium carbon alloy steel.

В одном варианте осуществления стальной контейнер нагревают при температуре в диапазоне от 370 градусов Цельсия до 430 градусов Цельсия. Температура нагревания стального контейнера также важна, более высокая температура обеспечивает значительно более высокую скорость проникновения атомов в пропиточном веществе. Конкретная температура нагревания и конкретное время нагревания стального контейнера могут варьироваться, исходя из материала стальной подложки или ее целевого применения. Время, необходимое для модифицирования поверхности, находится в диапазоне от 1 часа до 10 часов.In one embodiment, the steel container is heated at a temperature in the range of 370 degrees Celsius to 430 degrees Celsius. The heating temperature of the steel container is also important, a higher temperature provides a significantly higher penetration rate of atoms in the impregnating substance. The specific heating temperature and the specific heating time of the steel container may vary based on the material of the steel substrate or its intended use. The time required to modify the surface is in the range from 1 hour to 10 hours.

Стальную подложку могут подвергать предварительному нагреванию, и предварительно нагретую стальную подложку и пропиточное вещество перемешивают и загружают в стальной контейнер. Стальную подложку могут также не подвергать предварительному нагреванию, и стальную подложку и пропиточное вещество перемешивают при комнатной температуре. Стальная подложка и пропиточное вещество находятся при одной и той же температуре во время нагревания стального контейнера.The steel substrate may be preheated, and the preheated steel substrate and the impregnating agent are mixed and loaded into a steel container. The steel substrate may also not be preheated, and the steel substrate and the impregnating agent are mixed at room temperature. The steel substrate and the impregnating substance are at the same temperature during the heating of the steel container.

До этапа S4 стальную подложку могут подвергать предварительному нагреванию, при необходимости. Стальную подложку могут подвергать предварительному нагреванию до температуры от 400 градусов Цельсия до 420 градусов Цельсия.Prior to step S4, the steel substrate may be preheated, if necessary. The steel substrate may be pre-heated to a temperature of from 400 degrees Celsius to 420 degrees Celsius.

Этап S5, предусматривающий промывку.Step S5 comprising flushing.

Стальную подложку после этапа S4 подвергают естественному охлаждению. После удаления пыли на поверхности стальную подложку затем промывают водой для удаления оставшегося порошка и других примесей.After step S4, the steel substrate is subjected to natural cooling. After removing dust on the surface, the steel substrate is then washed with water to remove remaining powder and other impurities.

Стальную подложку могут подвергать процессу закалки и отпуска до предварительной обработки. Стальная подложка может образовывать структуры, образованные при закалке и отпуске, на поверхности после процесса закалки и отпуска.The steel substrate may be quenched and tempered prior to pretreatment. The steel substrate may form structures formed during quenching and tempering on the surface after the quenching and tempering process.

Стальной элемент с модифицированной поверхностью с антикоррозионными свойствами может быть образован на стальной подложке после вышеуказанных этапов. На фиг. 1 показан схематический вид стального материала после модифицирования поверхности. Стальной материал содержит, в направлении снаружи вовнутрь, слой осаждения сплава, металлический диффузионный слой и стальную подложку. Металлический диффузионный слой образует переходную область между стальной подложкой и слоем осаждения сплава.A surface-modified steel member with anticorrosion properties may be formed on the steel substrate after the above steps. In FIG. 1 shows a schematic view of a steel material after surface modification. The steel material contains, from the outside to the inside, an alloy deposition layer, a metal diffusion layer, and a steel substrate. The metal diffusion layer forms a transition region between the steel substrate and the alloy deposition layer.

Вариант осуществления 1Embodiment 1

На фиг. 2 представлен металлографический вид поперечного сечения стальной подложки из стали № 45 после модифицирования поверхности, которая не подвергнута закалке и отпуску. В настоящем варианте осуществления стальная подложка изготовлена из среднеуглеродистой стали, в частности, стали № 45. Поверхность стальной подложки из стали № 45 модифицируют следующим образом.In FIG. 2 shows a metallographic cross-sectional view of a steel substrate of steel No. 45 after modifying a surface that has not been hardened and tempered. In the present embodiment, the steel substrate is made of medium carbon steel, in particular, steel No. 45. The surface of the steel substrate of steel No. 45 is modified as follows.

Стальную подложку подвергали предварительной обработке, включая очистку от масла и жира щелочным раствором и удаление ржавчины обдувкой металлическим порошком. Процессы очистки от масла и жира щелочным раствором и удаления ржавчины обдувкой металлическим порошком описаны выше, и здесь не приводится более детальная информация.The steel substrate was pretreated, including cleaning oil and fat with an alkaline solution and removing rust by blowing with metal powder. The processes for cleaning oil and fat with an alkaline solution and removing rust by blowing with metal powder are described above, and more detailed information is not given here.

Было предусмотрено пропиточное вещество, которое находилось в форме порошка и содержало 30 вес. % порошка Zn, 2 вес. % порошка Ni, 2,5 вес. % порошка Al, 0,5 вес. % порошка редкоземельных металлов, 4 вес. % хлористого аммония и порошок Al2O3 как остальную часть в весовых процентах.An impregnating substance was provided, which was in the form of a powder and contained 30 weight. % powder Zn, 2 wt. % Ni powder, 2.5 wt. % Al powder, 0.5 wt. % powder of rare earth metals, 4 wt. % ammonium chloride and Al 2 O 3 powder as the rest in weight percent.

Кроме того, модифицировали поверхность стальной подложки. Как стальная подложка после предварительной обработки, так и пропиточное вещество находились при комнатной температуре при загрузке в закрытый стальной контейнер. Стальной контейнер нагревали и вращали во время нагревания. За счет нагревания пропиточным веществом за счет теплопроводности стальная подложка и пропиточное вещество могли иметь одинаковую температуру, и пропиточное вещество могло проникать в стальную подложку с модифицированием поверхности стальной подложки. В настоящем изобретении стальной контейнер вращали со скоростью 5 об/мин во время нагревания. Скорость вращения стального контейнера обеспечивала равномерное нагревание пропиточного вещества и стальной подложки, тем самым модифицируя поверхность стальной подложки. Время, необходимое для модифицирования поверхности, составляло 1 час, температура нагревания составляла 400 градусов Цельсия для получения стального элемента с модифицированной поверхностью с антикоррозионными свойствами.In addition, the surface of the steel substrate was modified. Both the steel substrate after pretreatment and the impregnating substance were at room temperature when loaded into a closed steel container. The steel container was heated and rotated during heating. Due to heating by the impregnating substance due to thermal conductivity, the steel substrate and the impregnating substance could have the same temperature, and the impregnating substance could penetrate the steel substrate with a modification of the surface of the steel substrate. In the present invention, the steel container was rotated at a speed of 5 rpm during heating. The rotation speed of the steel container provided uniform heating of the impregnating substance and the steel substrate, thereby modifying the surface of the steel substrate. The time required to modify the surface was 1 hour, the heating temperature was 400 degrees Celsius to obtain a steel element with a modified surface with anticorrosive properties.

В настоящем варианте осуществления сталь № 45 и пропиточное вещество не подвергали предварительному нагреванию во время смешивания. То есть, сталь № 45 и пропиточное вещество смешивали при температуре окружающей среды и затем загружали в стальной контейнер для выполнения процедуры по модифицированию поверхности в стальном контейнере. Более конкретно, стальную подложку и пропиточное вещество смешивали при комнатной температуре.In the present embodiment, steel No. 45 and the impregnating agent were not preheated during mixing. That is, steel No. 45 and the impregnating substance were mixed at ambient temperature and then loaded into a steel container to perform surface modification procedures in the steel container. More specifically, the steel substrate and the impregnating agent were mixed at room temperature.

В настоящем варианте осуществления стальная подложка была из стали № 45, на которой был образован стальной элемент с модифицированной поверхностью. Стальной элемент с модифицированной поверхностью на стали № 45 содержал, в направлении снаружи вовнутрь, слой осаждения сплава и металлический диффузионный слой. Самый внутренний слой представлял собой стальную подложку.In the present embodiment, the steel substrate was No. 45 steel on which a modified surface steel member was formed. The surface-modified steel element on steel No. 45 contained, in the direction from the outside inward, an alloy deposition layer and a metal diffusion layer. The innermost layer was a steel substrate.

Как показано на фиг. 2, цвет кристаллов перлита в металлическом диффузионном слое был более светлым, чем цвет кристаллов перлита в стальной подложке. Металлический диффузионный слой имел микротвердость по Виккерсу, превышающую микротвердость по Виккерсу стальной подложки. Толщина металлического диффузионного слоя составляла 100 микрон. Металлический диффузионный слой содержал кристаллы перлита и кристаллы феррита.As shown in FIG. 2, the color of perlite crystals in the metal diffusion layer was lighter than the color of perlite crystals in the steel substrate. The metal diffusion layer had a Vickers microhardness greater than the Vickers microhardness of the steel substrate. The thickness of the metal diffusion layer was 100 microns. The metal diffusion layer contained perlite crystals and ferrite crystals.

Вариант осуществления 2Embodiment 2

Как показано на фиг. 3—7, на фиг. 3 представлен металлографический вид стальной подложки из стали № 45 после модифицирования поверхности, которая подвергнута процессу закалки и отпуска. На фиг. 4 представлен металлографический вид поперечного сечения стальной подложки из стали 42CrMoA после модифицирования поверхности, которая подвергнута процессу закалки и отпуска. На фиг. 5 представлен металлографический вид поперечного сечения стальной подложки из стали 35CrMo после модифицирования поверхности, которая подвергнута процессу закалки и отпуска. На фиг. 6 представлен металлографический вид поперечного сечения стальной подложки из стали 35VB после модифицирования поверхности, которая подвергнута процессу закалки и отпуска. На фиг. 7 представлен металлографический вид стальной подложки из стали 40Cr после модифицирования поверхности, которая подвергнута процессу закалки и отпуска.As shown in FIG. 3-7, in FIG. 3 is a metallographic view of a steel substrate of steel No. 45 after surface modification, which has been subjected to a hardening and tempering process. In FIG. 4 is a metallographic cross-sectional view of a 42CrMoA steel substrate after modifying a surface that has been quenched and tempered. In FIG. 5 is a metallographic cross-sectional view of a 35CrMo steel substrate after modifying a surface that has been quenched and tempered. In FIG. 6 is a metallographic cross-sectional view of a 35VB steel substrate after modifying a surface that has been subjected to a hardening and tempering process. In FIG. 7 is a metallographic view of a 40Cr steel substrate after modifying a surface that has been quenched and tempered.

В настоящем варианте осуществления стальные подложки были изготовлены из среднеуглеродистой стали или среднеуглеродистой легированной стали, в частности, включая сталь № 45, 42CrMoA, сталь 35CrMo, сталь 35VB и сталь 40Cr. В результате были получены различные структуры с модифицированной поверхностью.In the present embodiment, the steel substrates were made of medium carbon steel or medium carbon alloy steel, in particular including steel No. 45, 42CrMoA, steel 35CrMo, steel 35VB and steel 40Cr. As a result, various structures with a modified surface were obtained.

Отличия от варианта осуществления 1 заключались в следующем:Differences from embodiment 1 were as follows:

(1) В настоящем варианте осуществления пропиточное вещество находилось в форме порошка и содержало 25 вес. % порошка Zn, 2,5 вес. % порошка Ni, 1 вес. % порошка Al, 1,5 вес. % порошка редкоземельных металлов, 1 вес. % хлористого аммония и порошок Al2O3 как остальную часть в весовых процентах.(1) In the present embodiment, the impregnating agent was in powder form and contained 25 weight. % powder Zn, 2.5 wt. % Ni powder, 1 weight. % Al powder, 1.5 wt. % powder of rare earth metals, 1 weight. % ammonium chloride and Al 2 O 3 powder as the rest in weight percent.

(2) В настоящем варианте осуществления каждую из стальных подложек в настоящем варианте осуществления до предварительной обработки подвергали процессу закалки и отпуска.(2) In the present embodiment, each of the steel substrates in the present embodiment was subjected to a hardening and tempering process prior to pretreatment.

Затем, в результате модифицирования поверхности стальных подложек получали стальные элементы с модифицированной поверхностью. Каждый из стальных элементов с модифицированной поверхностью с антикоррозионными свойствами имел общую микротвердость по Виккерсу в диапазоне от 240 до 400. Стальной элемент с модифицированной поверхностью содержал, в направлении снаружи вовнутрь, слой осаждения сплава и металлический диффузионный слой. Самый внутренний слой представлял собой стальную подложку.Then, as a result of surface modification of the steel substrates, steel elements with a modified surface were obtained. Each of the steel elements with a modified surface with anticorrosive properties had a general Vickers microhardness in the range from 240 to 400. The steel element with a modified surface contained, from the outside inward, an alloy deposition layer and a metal diffusion layer. The innermost layer was a steel substrate.

Структуры, образованные при закалке и отпуске, были образованы на стальной подложке после процесса закалки и отпуска. В частности, структуры, образованные при закалке и отпуске, входили в состав металлического диффузионного слоя. Кроме того, структуры, образованные при закалке и отпуске, были представлены по меньшей мере одним из сорбата отпуска и троостита отпуска.Structures formed during quenching and tempering were formed on a steel substrate after the quenching and tempering process. In particular, the structures formed during quenching and tempering were part of the metal diffusion layer. In addition, structures formed during quenching and tempering were represented by at least one of tempering sorbate and tempering troostite.

Каждый из стальных элементов с модифицированной поверхностью подвергали процессу травления путем погружения стального элемента с модифицированной поверхностью в травильный раствор, содержащий азотную кислоту и спирт в концентрации от 1% до 5%. Результаты показывают, что блестящий белый цвет металлического диффузионного слоя сохранялся после нескольких секунд (обычно от 10 секунд до 50 секунд), что указывало на то, что каждый стальной элемент с модифицированной поверхностью обладал хорошей коррозионной стойкостью. Толщина каждого металлического диффузионного слоя находилась в диапазоне от 30 микрон до 100 микрон. Микротвердость по Виккерсу каждого металлического диффузионного слоя, образованного путем модифицирования поверхности конкретной стальной подложки, была слегка меньше, чем микротвердость по Виккерсу стальной подложки. Металлический диффузионный слой, полученный за счет модифицирования поверхности стальной подложки, содержал металлографические структуры, которые представляли собой по меньшей мере одно из сорбата отпуска и троостита отпуска.Each of the surface-modified steel elements was subjected to an etching process by immersion of the surface-modified steel element in an etching solution containing nitric acid and alcohol in a concentration of 1% to 5%. The results show that the shiny white color of the metal diffusion layer persisted after several seconds (usually from 10 seconds to 50 seconds), which indicated that each steel element with a modified surface had good corrosion resistance. The thickness of each metal diffusion layer was in the range from 30 microns to 100 microns. The Vickers microhardness of each metal diffusion layer formed by modifying the surface of a particular steel substrate was slightly less than the Vickers microhardness of the steel substrate. The metal diffusion layer obtained by modifying the surface of the steel substrate contained metallographic structures, which represented at least one of tempering sorbate and tempering troostite.

По сравнению с предшествующим уровнем техники стальная структура с модифицированной поверхностью согласно настоящему изобретению обладает хорошей коррозионной стойкостью, что может снизить убытки, вызванные коррозией стали. Кроме того, основные механические свойства стальной подложки не претерпевают изменений, но улучшается абразивная стойкость стальной подложки в связи с тем, что эти процессы придают высокую твердость.Compared with the prior art, the steel structure with a modified surface according to the present invention has good corrosion resistance, which can reduce losses caused by corrosion of the steel. In addition, the basic mechanical properties of the steel substrate do not change, but the abrasion resistance of the steel substrate is improved due to the fact that these processes give high hardness.

Варианты осуществления, показанные и описанные выше, являются исключительно примерами. Настоящее раскрытие сущности изобретения является исключительно иллюстративным, и в подробное описание могут быть внесены изменения в рамках принципов настоящего изобретения, вплоть до изменений в полной мере, установленной широким общим значением терминов, используемых в формуле изобретения. Поэтому следует иметь в виду, что варианты осуществления, описанные выше, могут быть изменены в пределах объема формулы изобретения.The embodiments shown and described above are solely examples. The present disclosure is illustrative only, and the detailed description may be modified within the framework of the principles of the present invention, up to the extent fully established by the broad general meaning of the terms used in the claims. Therefore, it should be borne in mind that the embodiments described above may be changed within the scope of the claims.

Claims (16)

1. Стальной элемент с модифицированной антикоррозионной поверхностью, имеющий микротвердость по Виккерсу в диапазоне от 240 до 500, отличающийся тем, что:1. A steel element with a modified anticorrosive surface having Vickers microhardness in the range from 240 to 500, characterized in that: он содержит, в направлении снаружи вовнутрь, осажденный слой сплава, металлический диффузионный слой и стальную подложку, при этомit contains, in the direction from the outside to the inside, a deposited alloy layer, a metal diffusion layer and a steel substrate, while осажденный слой сплава содержит сплавы цинка и железа, металлический диффузионный слой содержит кристаллы перлита и кристаллы феррита, и стальная подложка содержит углерод, содержание которого составляет от 0,3 до 0,65 вес. %.the deposited alloy layer contains zinc and iron alloys, the metal diffusion layer contains perlite crystals and ferrite crystals, and the steel substrate contains carbon, the content of which is from 0.3 to 0.65 weight. % 2. Стальной элемент по п. 1, отличающийся тем, что он выполнен без закалки и отпуска, при этом металлический диффузионный слой имеет микротвердость по Виккерсу, превышающую микротвердость по Виккерсу стальной подложки.2. The steel element according to claim 1, characterized in that it is made without hardening and tempering, while the metal diffusion layer has a Vickers microhardness exceeding the Vickers microhardness of the steel substrate. 3. Стальной элемент по п. 1, отличающийся тем, что он подвергнут процессу закалки и отпуска и содержит структуры, образованные при закалке и отпуске и после процесса закалки и отпуска, при этом металлический диффузионный слой имеет микротвердость по Виккерсу, не превышающую микротвердость по Виккерсу стальной подложки.3. The steel element according to claim 1, characterized in that it is subjected to a hardening and tempering process and contains structures formed during hardening and tempering and after the hardening and tempering process, while the metal diffusion layer has a Vickers microhardness not exceeding the Vickers microhardness steel substrate. 4. Стальной элемент по п. 2, отличающийся тем, что он выполнен без закалки и отпуска, при этом цвет кристаллов перлита в металлическом диффузионном слое является более светлым, чем цвет кристаллов перлита в стальной подложке после от 10 секунд до 50 секунд погружения стального элемента с модифицированной поверхностью в травильный раствор, содержащий азотную кислоту и спирт в концентрации от 1% до 5%.4. The steel element according to claim 2, characterized in that it is made without hardening and tempering, while the color of the pearlite crystals in the metal diffusion layer is lighter than the color of the pearlite crystals in the steel substrate after 10 seconds to 50 seconds of immersion of the steel element with a modified surface in an etching solution containing nitric acid and alcohol in a concentration of from 1% to 5%. 5. Стальной элемент по п. 3, отличающийся тем, что он подвергнут закалке и отпуску, при этом металлический диффузионный слой содержит структуры, образованные при закалке и отпуске, с сохранением блестящего белого цвета металлического диффузионного слоя после от 10 секунд до 50 секунд погружения стального элемента с модифицированной поверхностью в травильный раствор, содержащий азотную кислоту и спирт в концентрации от 1% до 5%.5. The steel element according to claim 3, characterized in that it is hardened and tempered, while the metal diffusion layer contains structures formed during quenching and tempering, while maintaining the brilliant white color of the metal diffusion layer after 10 seconds to 50 seconds of immersion of the steel element with a modified surface in the etching solution containing nitric acid and alcohol in a concentration of from 1% to 5%. 6. Стальной элемент по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что толщина слоя осаждения сплава находится в диапазоне от 60 до 110 микрон и толщина металлического диффузионного слоя находится в диапазоне от 30 до 120 микрон.6. The steel element according to any one of paragraphs. 1-5, characterized in that the thickness of the deposition layer of the alloy is in the range from 60 to 110 microns and the thickness of the metal diffusion layer is in the range from 30 to 120 microns. 7. Стальной элемент по п. 1, отличающийся тем, что стальная подложка выполнена из среднеуглеродистой стали или среднеуглеродистой легированной стали.7. The steel element according to claim 1, characterized in that the steel substrate is made of medium carbon steel or medium carbon alloy steel. 8. Способ антикоррозионного модифицирования поверхности стального элемента, включающий:8. A method of anticorrosive modification of the surface of a steel element, including: этап S1, на котором обеспечивают стальную подложку;step S1, which provides a steel substrate; этап S2, на котором проводят очистку стальной подложки от масла и жира, налипших на ее поверхность;step S2, in which the steel substrate is cleaned of oil and grease adhering to its surface; этап S3, на котором проводят очистку от ржавчины поверхности стальной подложки обдувкой металлическим порошком;step S3, in which the surface of the steel substrate is cleaned from rust by blowing with metal powder; этап S4, на котором загружают стальную подложку и пропиточное вещество в закрытый стальной контейнер, нагревают стальной контейнер до температуры в диапазоне от 370 до 430°C и вращают стальной контейнер со скоростью в диапазоне от 5 до 10 об/мин во время нагревания, при этом пропиточное вещество содержит порошок Zn в диапазоне от 25 до 30 вес. %, порошок Ni в диапазоне от 2 до 2,5 вес. %, порошок Al в диапазоне от 1 до 2,5 вес. %, порошок редкоземельных металлов в диапазоне от 0,5 до 1,5 вес. %, хлористый аммоний в диапазоне от 1 до 4 вес. % и порошок Al2O3 – остальное в весовых процентах;step S4, in which the steel substrate and the impregnating agent are loaded into a closed steel container, the steel container is heated to a temperature in the range of 370 to 430 ° C. and the steel container is rotated at a speed in the range of 5 to 10 rpm during heating, wherein the impregnating substance contains Zn powder in the range from 25 to 30 weight. %, Ni powder in the range from 2 to 2.5 weight. %, Al powder in the range from 1 to 2.5 weight. %, powder of rare earth metals in the range from 0.5 to 1.5 weight. %, ammonium chloride in the range from 1 to 4 weight. % and powder Al 2 O 3 - the rest in weight percent; этап S5, на котором промывают стальную подложку.step S5, in which the steel substrate is washed. 9. Способ по п. 8, в котором используют стальную подложку, выполненную из среднеуглеродистой стали или среднеуглеродистой легированной стали.9. The method according to p. 8, in which they use a steel substrate made of medium carbon steel or medium carbon alloy steel.
RU2019107692A 2016-08-19 2017-06-30 Steel element with modified surface, formed by impregnation with nickel and zinc, and method of production thereof RU2721728C1 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610690168.9A CN106399925B (en) 2016-08-19 2016-08-19 Steel surface modification structure formed by utilizing zinc-nickel infiltration layer and preparation method thereof
CN201610690168.9 2016-08-19
PCT/CN2017/091034 WO2018032888A1 (en) 2016-08-19 2017-06-30 Steel surface-modified structure formed using zinc-nickel infiltration layer, and method for preparation thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2721728C1 true RU2721728C1 (en) 2020-05-21

Family

ID=58005000

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019107692A RU2721728C1 (en) 2016-08-19 2017-06-30 Steel element with modified surface, formed by impregnation with nickel and zinc, and method of production thereof

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20190161846A1 (en)
EP (1) EP3502304A4 (en)
KR (1) KR20190056368A (en)
CN (1) CN106399925B (en)
RU (1) RU2721728C1 (en)
WO (1) WO2018032888A1 (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106399925B (en) * 2016-08-19 2021-08-13 重庆大有表面技术有限公司 Steel surface modification structure formed by utilizing zinc-nickel infiltration layer and preparation method thereof
CN109136828B (en) * 2018-09-27 2020-08-14 中国人民解放军陆军装甲兵学院 Preparation method of Zn-Al-Ni anticorrosive function permeable layer
RU2750671C1 (en) * 2020-08-28 2021-06-30 Михаил Иванович Сердюк Method for zinc deposition on the surface of embedded parts and reinforcement of reinforced concrete structures
KR20220162291A (en) * 2021-06-01 2022-12-08 현대자동차주식회사 Widing device of hair pin type stator coil
CN114381723B (en) * 2022-01-12 2022-12-20 南京工程学院 Steel workpiece surface corrosion-resistant layer and preparation method thereof

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2096496C1 (en) * 1991-02-14 1997-11-20 Компани Женераль Дез Этаблиссман Мишлен-Мишлен э Ко. Metal wire and method of manufacturing thereof
CN101319300A (en) * 2008-07-10 2008-12-10 重庆大有表面技术有限公司 Zinc-nickel seeping layer ferrous metal corrosion protection process
CN101665898A (en) * 2009-10-14 2010-03-10 北京中路大成科技发展有限公司 Method for preparing ZnAlNi multi-component alloy anticorrosive coating on workpiece surface
RU2572901C9 (en) * 2011-07-29 2016-06-20 Ниппон Стил Энд Сумитомо Метал Корпорейшн Annealed layer of galvanic coating, and steel plate with such coating, and method of its producing

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS605927A (en) * 1983-06-23 1985-01-12 Japan Metals & Chem Co Ltd Reinforcement for concrete structure to be affected by sea water
CN1192124C (en) * 2001-12-22 2005-03-09 中国石油乌鲁木齐石油化工总厂 Zinc-aluminium embedding co-penetrating method for iron and steel products and its penetrant
CN102777468B (en) * 2012-08-21 2014-11-19 重庆大有表面技术有限公司 Production process of double-height bolt and double-height bolt produced thereby
CN105861982A (en) * 2016-05-24 2016-08-17 芜湖众源复合新材料有限公司 Zinc-aluminum-nickel alloy co-diffusion agent for bridge embedded part
CN105839047A (en) * 2016-06-16 2016-08-10 福建大统铁路精密装备股份有限公司 Zincizing infiltrated layer corrosion resistance process for metal
CN106399925B (en) * 2016-08-19 2021-08-13 重庆大有表面技术有限公司 Steel surface modification structure formed by utilizing zinc-nickel infiltration layer and preparation method thereof

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2096496C1 (en) * 1991-02-14 1997-11-20 Компани Женераль Дез Этаблиссман Мишлен-Мишлен э Ко. Metal wire and method of manufacturing thereof
CN101319300A (en) * 2008-07-10 2008-12-10 重庆大有表面技术有限公司 Zinc-nickel seeping layer ferrous metal corrosion protection process
CN101665898A (en) * 2009-10-14 2010-03-10 北京中路大成科技发展有限公司 Method for preparing ZnAlNi multi-component alloy anticorrosive coating on workpiece surface
RU2572901C9 (en) * 2011-07-29 2016-06-20 Ниппон Стил Энд Сумитомо Метал Корпорейшн Annealed layer of galvanic coating, and steel plate with such coating, and method of its producing

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190056368A (en) 2019-05-24
US20190161846A1 (en) 2019-05-30
CN106399925B (en) 2021-08-13
WO2018032888A1 (en) 2018-02-22
CN106399925A (en) 2017-02-15
EP3502304A1 (en) 2019-06-26
EP3502304A4 (en) 2020-01-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2721728C1 (en) Steel element with modified surface, formed by impregnation with nickel and zinc, and method of production thereof
JP4762077B2 (en) Hardening method of steel member, hardened steel member and hardened surface protective agent
RU2721730C1 (en) Steel element with modified surface, formed by impregnation with nickel and zinc, and method of production thereof
JP6129752B2 (en) Molten salt bath and method for nitriding steel machine parts
JPH08158058A (en) Nickel-phosphorus-boron based electroless plated film and machine parts using the same
CN103215536A (en) Low-temperature nitriding method for forming corrosion-resistant hardened layer on surface of stainless steel
JP3491811B2 (en) Sliding member and piston
CN110965014A (en) Steel ball carbonitriding process
TW200413569A (en) Surface-carbonitrided stainless steel parts excellent in wear resistance and method for their manufacture
Łępicka et al. Direct current and pulsed direct current plasma nitriding of ferrous materials a critical review
CN103276349B (en) Low-carbon steel surface salt bath rare earth vanadium-titanium boronizing agent and treatment process thereof
CN108251788B (en) Motor train unit brake steel backing subjected to soft nitriding treatment and soft nitriding treatment method
An et al. Study of boronizing of steel AISI 8620 for sucker rods
JPH04244261A (en) Method to improve corrosion resistance of soft nitrified constituent member made of iron material
JP4104570B2 (en) Manufacturing method of sliding member
CN111321396A (en) Metal surface treatment method
JP7178832B2 (en) Method for manufacturing surface hardening material
US3236684A (en) Alloy diffusion coating process
Adigun et al. Effects of Austempering on the microstructure, corrosion and mechanical properties of AISI 1018 steel
JP5258928B2 (en) Hardening method of steel member, hardened steel member and hardened surface protective agent
KR100922619B1 (en) Steel having high strength and methode for manufacturing the same
US3069296A (en) Method for removal of iron nitride
RU2062816C1 (en) Method for production of diffuse zinc coating on steel tubes
CN111254381A (en) Modification method for improving performance of stainless steel material
CN110965016A (en) Surface treatment method for mechanical parts