RU2721730C1 - 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
RU2721730C1
RU2721730C1 RU2019107713A RU2019107713A RU2721730C1 RU 2721730 C1 RU2721730 C1 RU 2721730C1 RU 2019107713 A RU2019107713 A RU 2019107713A RU 2019107713 A RU2019107713 A RU 2019107713A RU 2721730 C1 RU2721730 C1 RU 2721730C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
steel
steel substrate
range
diffusion layer
substrate
Prior art date
Application number
RU2019107713A
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 RU2721730C1 publication Critical patent/RU2721730C1/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: disclosed group of inventions relates to a steel element with a modified surface with anticorrosive properties and to a method for production thereof. Said steel element comprises, in the direction from the outside to the inside, an alloy deposition layer and a metal diffusion layer, wherein the alloy deposition layer with thickness of 60 micron to 110 micron contains zinc and iron alloys, and metal diffusion layer with thickness of 30 micron to 120 micron contains perlite crystals and ferrite crystals. Method of anticorrosion modification of steel element surface includes the following stages. Stage S1, where steel substrate is provided. Step S2, on which the steel substrate is pre-treated. Step S3, where an impregnating substance is provided. Step S4, on which the steel substrate is loaded into the closed steel container, heating the steel container to a temperature in range of 370 to 450 °C and rotation of steel container with speed in range from 5 to 10 rpm during heating with steel substrate surface modification. Step S5, on which steel substrate is washed after modification.
EFFECT: obtaining a steel structure with a modified surface which has 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 abrasive resistance of the steel substrate is improved.
8 cl, 5 dwg

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 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, при этом стальной элемент с модифицированной поверхностью содержит структуры сплава с антикоррозионными свойствами, образованные на стальной подложке, при этом стальной элемент с модифицированной поверхностью содержит, в направлении снаружи вовнутрь, слой осаждения сплава и металлический диффузионный слой; причем стальная подложка изготовлена из низкоуглеродистой стали или низкоуглеродистой легированной стали, при этом слой осаждения сплава содержит сплавы цинка и железа, металлический диффузионный слой содержит кристаллы перлита, кристаллы феррита и структуры, образованные при закалке и отпуске.The present invention provides a steel element with a modified surface formed by impregnation with nickel and zinc, while the steel element with a modified surface contains alloy structures with anticorrosive properties formed on a steel substrate, while the steel element with a modified surface contains, from the outside, the inside, an alloy deposition layer and a metal diffusion layer; wherein the steel substrate is made of low carbon steel or low carbon alloy steel, wherein the alloy deposition layer contains zinc and iron alloys, the metal diffusion layer contains perlite crystals, ferrite crystals and structures formed during quenching and tempering.

Кроме того, стальная подложка не подвергнута закалке и отпуску, при этом металлический диффузионный слой имеет микротвердость по Виккерсу, превышающую микротвердость по Виккерсу стальной подложки, и при этом микротвердость по Виккерсу стальной подложки находится в диапазоне от 150 до 260, и микротвердость по Виккерсу металлического диффузионного слоя находится в диапазоне от 200 до 400.In addition, the steel substrate is not subjected to hardening and tempering, while the metal diffusion layer has a Vickers microhardness exceeding the Vickers microhardness of the steel substrate, and the Vickers microhardness of the steel substrate is in the range from 150 to 260, and the Vickers microhardness of the metal diffusion layer is in the range from 200 to 400.

Кроме того, стальная подложка подвергнута закалке и отпуску, при этом металлический диффузионный слой имеет микротвердость по Виккерсу, не превышающую микротвердость по Виккерсу стальной подложки, при этом микротвердость по Виккерсу каждого из стальной подложки и металлического диффузионного слоя находится в диапазоне от 240 до 450.In addition, the steel substrate was hardened and tempered, while the metal diffusion layer had a Vickers microhardness not exceeding the Vickers microhardness of the steel substrate, while the Vickers microhardness of each of the steel substrate and the metal diffusion layer was in the range from 240 to 450.

Кроме того, цвет кристаллов перлита в каждом металлическом диффузионном слое является более светлым, чем цвет кристаллов перлита в стальной подложке после нескольких секунд погружения стального элемента с модифицированной поверхностью в травильный раствор, содержащий азотную кислоту и спирт в концентрации от 1% до 5%.In addition, the color of perlite crystals in each metal diffusion layer is brighter than the color of perlite crystals in a steel substrate after several seconds of immersion of the surface-modified steel element in an etching solution containing nitric acid and alcohol in a concentration of 1% to 5%.

Кроме того, металлический диффузионный слой на низкоуглеродистой стали или низкоуглеродистой легированной стали содержит по меньшей мере одно из сорбата отпуска и троостита отпуска с сохранением блестящего белого цвета металлического диффузионного слоя после нескольких секунд погружения стального элемента с модифицированной поверхностью в травильный раствор, содержащий азотную кислоту и спирт в концентрации от 1% до 5%.In addition, the metal diffusion layer on mild steel or mild alloyed steel contains at least one of tempering sorbate and tempering troostite while maintaining a brilliant white metallic diffusion layer after several seconds of immersion of the surface-modified steel element in an etching solution containing nitric acid and alcohol in a concentration of 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 низкоуглеродистой стали или низкоуглеродистой легированной стали.In addition, the steel substrate of the steel element with a modified surface with anti-corrosion properties is made of low carbon steel or low 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 предварительную обработку стальной подложки, при этом предварительная обработка включает очистку от масла и жира, налипших на поверхность стальной подложки, и очистку от ржавчины на поверхности стальной подложки обдувкой металлическим порошком;step S2, comprising pretreatment of the steel substrate, the pretreatment comprising cleaning from oil and grease adhering to the surface of the steel substrate, and cleaning from rust on the surface of the steel substrate by blowing with metal powder;

этап S3, предусматривающий предоставление пропиточного вещества, при этом пропиточное вещество содержит порошок Zn в диапазоне от 15 вес.% до 20 вес.%, порошок Ni в диапазоне от 3 вес.% до 4 вес.%, порошок Al в диапазоне от 2 вес.% до 2,5 вес.%, порошок редкоземельных металлов в диапазоне от 2 вес.% до 3 вес.%, хлористый аммоний в диапазоне от 1 вес.% до 4 вес.% и порошок Al2O3 как остальную часть в весовых процентах;step S3, comprising providing an impregnating agent, wherein the impregnating agent comprises Zn powder in the range of 15 wt.% to 20 wt.%, Ni powder in the range of 3 wt.% to 4 wt.%, Al powder in the range of 2 wt. % to 2.5% by weight, rare earth metal powder in the range from 2% to 3% by weight, ammonium chloride in the range from 1% to 4% by weight and Al 2 O 3 powder as the rest in weight percent;

этап S4, предусматривающий загрузку стальной подложки, полученной на этапе S2, и пропиточного вещества, полученного на этапе S3, в закрытый стальной контейнер, нагревание стального контейнера до температуры в диапазоне от 370 градусов Цельсия до 450 градусов Цельсия и вращение стального контейнера со скоростью в диапазоне от 5 об/мин до 10 об/мин во время нагревания с модифицированием поверхности стальной подложки;step S4, comprising loading the steel substrate obtained in step S2 and the impregnating agent obtained in step S3 into a closed steel container, heating the steel container to a temperature in the range of 370 degrees Celsius to 450 degrees Celsius and rotating the steel container at a speed in the range from 5 rpm to 10 rpm during heating to modify the surface of the steel substrate;

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 Q235 после модифицирования поверхности, которая не подвергнута закалке и отпуску.In FIG. 2 is a metallographic cross-sectional view of a Q235 steel substrate after modifying a surface that has not been hardened and tempered.

На фиг. 3 представлен металлографический вид поперечного сечения стальной подложки из стали № 20 после модифицирования поверхности, которая не подвергнута закалке и отпуску.In FIG. 3 is a metallographic cross-sectional view of a steel substrate of steel No. 20 after modifying a surface that has not been hardened and tempered.

На фиг. 4 представлен металлографический вид поперечного сечения стальной подложки из стали 20MnTiB после модифицирования поверхности, которая подвергнута процессу закалки и отпуска.In FIG. 4 is a metallographic cross-sectional view of a 20MnTiB steel substrate after modifying a surface that has been quenched and tempered.

На фиг. 5 представлен металлографический вид поперечного сечения стальной подложки из стали 25CrMoV после модифицирования поверхности, которая подвергнута процессу закалки и отпуска.In FIG. 5 is a metallographic cross-sectional view of a 25CrMoV 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 образования стального материала с антикоррозионными свойствами путем пропитки никелем и цинком. Способ включает следующие этапы.The present invention provides a method of surface modification to form a steel material with anti-corrosion properties by impregnation with nickel and zinc. The method includes the following steps.

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

В одном варианте осуществления стальная подложка изготовлена из одного из стали Q235, стали №20, стали 20MnTiB и стали 25CrMoV.In one embodiment, the steel substrate is made of one of Q235 steel, No. 20 steel, 20MnTiB steel, and 25CrMoV steel.

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 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 15 вес.% до 20 вес.%, порошок Ni в диапазоне от 3 вес.% до 4 вес.%, порошок Al в диапазоне от 2 вес.% до 2,5 вес.%, порошок редкоземельных металлов в диапазоне от 2 вес.% до 3 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 that contains Zn powder in the range of 15 wt.% To 20 wt.%, Ni powder in the range of 3 wt.% To 4 wt.%, Al powder in the range of 2 wt.% To 2 , 5 wt.%, Rare earth metal powder in the range from 2 wt.% To 3 wt.%, Ammonium chloride in the range from 1 wt.% To 4 wt.% 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 450 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 450 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.

В данном варианте осуществления 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.In this embodiment, 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.

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.

Стальной материал с модифицированной поверхностью с антикоррозионными свойствами образован путем модифицирования поверхности стальной подложки. На фиг. 1 показан схематический вид стального материала. Стальной материал с модифицированной поверхностью 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. Если стальная подложка не подвергнута закалке и отпуску, микротвердость по Виккерсу стальной подложки находится в диапазоне от 150 до 260, и микротвердость по Виккерсу металлического диффузионного слоя находится в диапазоне от 200 до 400. В другом варианте осуществления, если стальная подложка подвергнута процессу закалки и отпуска, на поверхности стальной подложки образуются структуры, образованные при закалке и отпуске. Микротвердость по Виккерсу каждого из стальной подложки и металлического диффузионного слоя находится в диапазоне от 260 до 450.A surface-modified steel material with anticorrosion properties is formed by modifying the surface of a steel substrate. In FIG. 1 is a schematic view of a steel material. The modified surface steel material comprises, from the outside inward, 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. If the steel substrate is not quenched and tempered, the Vickers microhardness of the steel substrate is in the range of 150 to 260, and the Vickers microhardness of the metal diffusion layer is in the range of 200 to 400. In another embodiment, if the steel substrate is quenched and tempered , on the surface of the steel substrate, structures formed during quenching and tempering are formed. The Vickers microhardness of each of the steel substrate and the metal diffusion layer is in the range from 260 to 450.

Вариант осуществления 1Embodiment 1

Со ссылкой на фиг. 2 и 3, на фиг. 2 представлен металлографический вид поперечного сечения стальной подложки из стали Q235 после модифицирования поверхности, которая не подвергнута закалке и отпуску. На фиг. 3 представлен металлографический вид поперечного сечения стальной подложки из стали №20 после модифицирования поверхности, которая не подвергнута закалке и отпуску.With reference to FIG. 2 and 3, in FIG. 2 is a metallographic cross-sectional view of a Q235 steel substrate after modifying a surface that has not been hardened and tempered. In FIG. 3 shows a metallographic cross-sectional view of a steel substrate of steel No. 20 after modifying a surface that has not been hardened and tempered.

В настоящем варианте осуществления стальная подложка изготовлена из низкоуглеродистой стали, в частности, стали Q235 или стали № 20. Поверхность стальной подложки из стали Q235 или стали № 20 модифицируют следующим образом.In the present embodiment, the steel substrate is made of low carbon steel, in particular, Q235 steel or No. 20 steel. The surface of the steel substrate of Q235 steel or No. 20 steel 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 были 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 have been described above, and no more detailed information is given here.

Было предусмотрено пропиточное вещество, которое находилось в форме порошка и содержало 15 вес.% порошка Zn, 4 вес.% порошка Ni, 2 вес.% порошка Al, 3 вес.% порошка редкоземельных металлов, 1 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 15% by weight of Zn powder, 4% by weight of Ni powder, 2% by weight of Al powder, 3% by weight of rare earth powder, 1% by weight of ammonium chloride and Al powder 2 O 3 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 420 градусов Цельсия для получения стального элемента с модифицированной поверхностью.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 420 degrees Celsius to obtain a steel element with a modified surface.

В данном варианте осуществления сталь Q235 или сталь № 20 и пропиточное вещество не подвергали предварительному нагреванию во время перемешивания. То есть, сталь Q235 или сталь №20 и пропиточное вещество перемешивали при температуре окружающей среды и затем загружали в стальной контейнер для проведения модифицирования поверхности.In this embodiment, Q235 steel or No. 20 steel and the impregnating agent were not preheated during stirring. That is, Q235 steel or No. 20 steel and the impregnating agent were mixed at ambient temperature and then loaded into a steel container to carry out surface modification.

В этом варианте осуществления низкоуглеродистая стальная подложка представляла собой сталь Q235 или сталь №20. В случае стали Q235 на стальной подложке была образована структура с модифицированной поверхностью с антикоррозионными свойствами. Стальной элемент с модифицированной поверхностью содержал два металлографических слоя, то есть слой осаждения сплава и металлический диффузионный слой, в направлении снаружи вовнутрь. Самый внутренний слой представлял собой стальную подложку.In this embodiment, the low carbon steel substrate was Q235 steel or No. 20 steel. In the case of Q235 steel, a structure with a modified surface with anticorrosion properties was formed on the steel substrate. The surface-modified steel element contained two metallographic layers, i.e., an alloy deposition layer and a metal diffusion layer, from the outside to the inside. The innermost layer was a steel substrate.

В случае стали №20, на стальной подложке был также образован стальной элемент с модифицированной поверхностью, который содержал два металлографических слоя, то есть слой осаждения сплава и металлический диффузионный слой, в направлении снаружи вовнутрь. Самый внутренний слой представлял собой стальную подложку.In the case of steel No. 20, a surface-modified steel element was also formed on the steel substrate, which contained two metallographic layers, that is, an alloy deposition layer and a metal diffusion layer, from the outside to the inside. The innermost layer was a steel substrate.

В этом варианте осуществления поверхность каждой стальной подложки модифицировали без применения процесса закалки и отпуска. Более конкретно, стальную подложку и пропиточное вещество смешивали при комнатной температуре.In this embodiment, the surface of each steel substrate was modified without using a hardening and tempering process. More specifically, the steel substrate and the impregnating agent were mixed at room temperature.

На фиг. 2 и 3 показано, что цвет кристаллов перлита в каждом металлическом диффузионном слое светлее, чем цвет кристаллов перлита в стальной подложке. Микротвердость по Виккерсу каждого металлического диффузионного слоя превышала микротвердость по Виккерсу стальной подложки. Толщина металлического диффузионного слоя находилась в диапазоне от 30 микрон до 80 микрон.In FIG. 2 and 3 show that the color of perlite crystals in each metal diffusion layer is lighter than the color of perlite crystals in a steel substrate. The Vickers microhardness of each metal diffusion layer exceeded the Vickers microhardness of the steel substrate. The thickness of the metal diffusion layer was in the range from 30 microns to 80 microns.

Вариант осуществления 2Embodiment 2

Как показано на фиг. 4 и 5, на фиг. 4 представлен металлографический вид стальной подложки из стали 20MnTiB после модифицирования поверхности, которая подвергнута процессу закалки и отпуска. На фиг. 5 представлен металлографический вид поперечного сечения стальной подложки из стали 25CrMoV после модифицирования поверхности, которая подвергнута процессу закалки и отпуска.As shown in FIG. 4 and 5, in FIG. 4 is a metallographic view of a steel substrate of 20MnTiB steel after modifying a surface that has been subjected to a hardening and tempering process. In FIG. 5 is a metallographic cross-sectional view of a 25CrMoV steel substrate after modifying a surface that has been quenched and tempered.

В настоящем варианте осуществления стальные подложки изготавливали из низкоуглеродистой легированной стали, в частности, включая сталь 20MnTiB или сталь 25CrMoV. Поверхность стальной подложки из низкоуглеродистой легированной стали модифицировали следующим образом.In the present embodiment, the steel substrates were made of low carbon alloy steel, in particular including 20MnTiB steel or 25CrMoV steel. The surface of the steel substrate of low carbon alloy steel was modified as follows.

Стальную подложку подвергали процессу закалки и отпуска для образования структур, образованных при закалке и отпуске.The steel substrate was subjected to a quenching and tempering process to form structures formed during quenching and tempering.

Стальную подложку затем 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 then pretreated, including cleaning the 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.

Приготовили пропиточное вещество, которое находилось в форме порошка и содержало 20 вес.% порошка Zn, 3 вес.% порошка Ni, 2,5 вес.% порошка Al, 2 вес.% порошка редкоземельных металлов, 4 вес.% хлористого аммония и порошок Al2O3 как остальную часть в весовых процентах.An impregnating substance was prepared which was in the form of a powder and contained 20% by weight of Zn powder, 3% by weight of Ni powder, 2.5% by weight of Al powder, 2% by weight of rare earth powder, 4% by weight of ammonium chloride and powder Al 2 O 3 as the rest in weight percent.

Кроме того, модифицировали поверхность стальной подложки. Более подробно, стальную подложку после предварительной обработки и пропиточное вещество загружали 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 8 об/мин во время нагревания. Скорость вращения стального контейнера обеспечивает равномерное нагревание пропиточного вещества и стальной подложки, тем самым модифицируя поверхность стальной подложки. Время, необходимое для модифицирования поверхности, составляло 10 часов, температура нагревания составляла 370 градусов Цельсия для получения стального элемента с модифицированной поверхностью.In addition, the surface of the steel substrate was modified. In more detail, the steel substrate after pretreatment and the impregnating substance were 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 8 rpm during heating. The rotation speed of the steel container ensures 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 10 hours, the heating temperature was 370 degrees Celsius to obtain a steel element with a modified surface.

В данном варианте осуществления сталь 20MnTiB или сталь 25CrMoV и пропиточное вещество не подвергали предварительному нагреванию во время перемешивания. То есть, сталь 20MnTiB или сталь 25CrMoV и пропиточное вещество перемешивали при температуре окружающей среды и затем загружали в стальной контейнер для проведения модифицирования поверхности.In this embodiment, 20MnTiB steel or 25CrMoV steel and the impregnating agent were not preheated during stirring. That is, 20MnTiB steel or 25CrMoV steel and the impregnating agent were mixed at ambient temperature and then loaded into a steel container to modify the surface.

В этом варианте осуществления подложка из низкоуглеродистой легированной стали содержала сталь 20MnTiB или сталь 25CrMoV.In this embodiment, the low carbon alloy steel substrate contained 20MnTiB steel or 25CrMoV steel.

На поверхности каждой из стали 20MnTiB и стали 25CrMoV, были образованы два слоя с модифицированной поверхностью. Два поверхностных модифицированных слоя представляли собой, в направлении снаружи вовнутрь, слой осаждения сплава и металлический диффузионный слой. Самый внутренний слой представлял собой стальную подложку.On the surface of each of 20MnTiB steel and 25CrMoV steel, two layers with a modified surface were formed. The two surface modified layers were, in the direction 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 каждой стальной подложке после процесса закалки и отпуска. В данном варианте осуществления структуры, образованные при закалке и отпуске, содержались в металлическом диффузионном слое. Структуры, образованные при закалке и отпуске, представляли собой сорбат отпуска. В данном варианте осуществления сталь 20MnTiB или сталь 25CrMoV и пропиточное вещество перемешивали при комнатной температуре.Structures formed during quenching and tempering were formed on each steel substrate after the quenching and tempering process. In this embodiment, the structures formed during quenching and tempering are contained in a metal diffusion layer. The structures formed during quenching and tempering were sorbate tempering. In this embodiment, 20MnTiB steel or 25CrMoV steel and the impregnating agent were mixed at room temperature.

На фиг. 4 и 5 показано, что при подвергании металлического диффузионного слоя на каждой из стали 20MnTiB и стали 25CrMoV процессу травления путем погружения металлического диффузионного слоя в травильный раствор, содержащий азотную кислоту и спирт в концентрации от 1% до 5%, блестящий белый цвет металлического диффузионного слоя сохранялся после нескольких секунд, указывая на то, что каждый стальной элемент с модифицированной поверхностью имеет хорошую коррозионную стойкость. Микротвердость по Виккерсу металлического диффузионного слоя не превышала по Виккерсу стальной подложки после подвергания закалке и отпуску. Толщина металлического диффузионного слоя находилась в диапазоне от 80 микрон до 120 микрон.In FIG. Figures 4 and 5 show that when a metal diffusion layer is exposed on each of 20MnTiB steel and 25CrMoV steel to an etching process by immersing the metal diffusion layer in an etching solution containing nitric acid and alcohol in a concentration of 1% to 5%, the shiny white color of the metal diffusion layer persisted after several seconds, indicating that each steel element with a modified surface has good corrosion resistance. The Vickers microhardness of the metal diffusion layer did not exceed the Vickers hardness of the steel substrate after hardening and tempering. The thickness of the metal diffusion layer was in the range from 80 microns to 120 microns.

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 (15)

1. Стальной элемент с модифицированной антикоррозионной поверхностью стальной подложки, содержащий, в направлении снаружи вовнутрь, слой осаждения сплава и металлический диффузионный слой;1. A steel element with a modified anti-corrosion surface of the steel substrate, comprising, in the direction from the outside inward, an alloy deposition layer and a metal diffusion layer; при этом слой осаждения сплава содержит сплавы цинка и железа, металлический диффузионный слой содержит кристаллы перлита и кристаллы феррита, отличающийся тем, что:wherein the alloy deposition layer contains zinc and iron alloys, the metal diffusion layer contains perlite crystals and ferrite crystals, characterized in that: 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.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. 2. Стальной элемент по п. 1, отличающийся тем, что стальная подложка изготовлена из низкоуглеродистой стали или низкоуглеродистой легированной стали.2. The steel element according to claim 1, characterized in that the steel substrate is made of low carbon steel or low carbon alloy steel. 3. Стальной элемент по п. 1, отличающийся тем, что стальная подложка не подвергнута закалке и отпуску, при этом металлический диффузионный слой имеет микротвердость по Виккерсу, превышающую микротвердость по Виккерсу стальной подложки, и при этом микротвердость по Виккерсу стальной подложки находится в диапазоне от 150 до 260, и микротвердость по Виккерсу металлического диффузионного слоя находится в диапазоне от 200 до 400.3. The steel element according to claim 1, characterized in that the steel substrate is not subjected to hardening and tempering, while the metal diffusion layer has a Vickers microhardness greater than the Vickers microhardness of the steel substrate, and the Vickers microhardness of the steel substrate is in the range from 150 to 260, and the Vickers microhardness of the metal diffusion layer is in the range of 200 to 400. 4. Стальной элемент по п. 1, отличающийся тем, что стальная подложка подвергнута закалке и отпуску, при этом металлический диффузионный слой имеет микротвердость по Виккерсу, не превышающую микротвердость по Виккерсу стальной подложки, при этом микротвердость по Виккерсу каждого из стальной подложки и металлического диффузионного слоя находится в диапазоне от 240 до 450.4. The steel element according to claim 1, characterized in that the steel substrate is subjected to hardening and tempering, while the metal diffusion layer has a Vickers microhardness not exceeding the Vickers microhardness of the steel substrate, while the Vickers microhardness of each of the steel substrate and metal diffusion layer is in the range from 240 to 450. 5. Стальной элемент по п. 3, отличающийся тем, что цвет кристаллов перлита в каждом металлическом диффузионном слое является более светлым, чем цвет кристаллов перлита в стальной подложке после заданного периода времени 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 the color of the perlite crystals in each metal diffusion layer is lighter than the color of the perlite crystals in the steel substrate after a predetermined period of time for the surface-modified steel element to be immersed in the etching solution containing nitric acid and alcohol in a concentration of from 1% to 5%. 6. Стальной элемент по п. 4, отличающийся тем, что металлический диффузионный слой содержит по меньшей мере одно из сорбата отпуска и троостита отпуска с сохранением блестящего белого цвета металлического диффузионного слоя после заданного периода времени погружения стального элемента с модифицированной поверхностью в травильный раствор, содержащий азотную кислоту и спирт в концентрации от 1% до 5%.6. The steel element according to claim 4, characterized in that the metal diffusion layer contains at least one of tempering sorbate and tempering troostite while maintaining a brilliant white color of the metal diffusion layer after a predetermined time period of immersion of the surface-modified steel element in an etching solution containing nitric acid and alcohol in a concentration of from 1% to 5%. 7. Способ антикоррозионного модифицирования поверхности стального элемента, включающий:7. 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 предварительную обработку стальной подложки, при этом предварительная обработка включает очистку от масла и жира, налипших на поверхность стальной подложки, и очистку от ржавчины на поверхности стальной подложки обдувкой металлическим порошком;step S2, in which the pre-treatment of the steel substrate is carried out, the pre-treatment includes cleaning from oil and grease adhering to the surface of the steel substrate, and cleaning from rust on the surface of the steel substrate by blowing with metal powder; этап S3, на котором предоставляют пропиточное вещество, содержащее порошок Zn в диапазоне от 15 до 20 вес.%, порошок Ni в диапазоне от 3 до 4 вес.%, порошок Al в диапазоне от 2 до 2,5 вес.%, порошок редкоземельных металлов в диапазоне от 2 до 3 вес.%, хлористый аммоний в диапазоне от 1 до 4 вес.% и порошок Al2O3 – остальное в весовых процентах;step S3, which provides an impregnating substance containing Zn powder in the range from 15 to 20 wt.%, Ni powder in the range from 3 to 4 wt.%, Al powder in the range from 2 to 2.5 wt.%, rare earth powder metals in the range from 2 to 3 wt.%, ammonium chloride in the range from 1 to 4 wt.% and Al 2 O 3 powder - the rest in weight percent; этап S4, на котором проводят загрузку стальной подложки, обработанной на этапе S2, и пропиточного вещества, полученного на этапе S3, в закрытый стальной контейнер, нагревание стального контейнера до температуры в диапазоне от 370 до 450°С и вращение стального контейнера со скоростью в диапазоне от 5 до 10 об/мин во время нагревания с модифицированием поверхности стальной подложки;step S4, in which the steel substrate processed in step S2 and the impregnating agent obtained in step S3 are loaded into a closed steel container, heating the steel container to a temperature in the range from 370 to 450 ° C. and rotating the steel container at a speed in the range from 5 to 10 rpm during heating to modify the surface of the steel substrate; этап S5, на котором промывают стальную подложку после модифицирования.step S5, in which the steel substrate is washed after modification. 8. Способ по п. 7, в котором используют стальную подложку, выполненную из низкоуглеродистой стали или низкоуглеродистой легированной стали.8. The method according to p. 7, which use a steel substrate made of low carbon steel or low carbon alloy steel.
RU2019107713A 2016-08-19 2017-06-30 Steel element with modified surface, formed by impregnation with nickel and zinc, and method of production thereof RU2721730C1 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610690166.X 2016-08-19
CN201610690166.XA CN106435466B (en) 2016-08-19 2016-08-19 Steel surface modification structure formed by utilizing zinc-nickel infiltration layer and preparation method thereof
PCT/CN2017/091031 WO2018032887A1 (en) 2016-08-19 2017-06-30 Steel surface-modified structure formed using zinc-nickel infiltration layer, and method for fabrication thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2721730C1 true RU2721730C1 (en) 2020-05-21

Family

ID=58182576

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019107713A RU2721730C1 (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) US20190161845A1 (en)
EP (1) EP3502303A4 (en)
KR (2) KR20190056367A (en)
CN (1) CN106435466B (en)
RU (1) RU2721730C1 (en)
WO (1) WO2018032887A1 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106435466B (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
CN108220903B (en) * 2018-01-12 2020-02-18 和县隆盛精密机械有限公司 Surface treatment process for metal stamping part of numerical control machine tool
CN111893430B (en) * 2020-08-05 2021-07-13 江苏领嘉科技有限公司 Solid diffusion surface anti-corrosion treatment method for carbon steel clamping and pressing pipe fitting

Citations (5)

* 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
CN102766840A (en) * 2012-08-08 2012-11-07 中国石油化工股份有限公司 Surface modification zinc-aluminum rare earth joint-seeping method of steel heat exchanger tube bunch and seeping agent thereof
RU2539888C2 (en) * 2013-02-14 2015-01-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки, Объединенный институт высоких температур Российской академии наук (ОИВТ РАН) Composition for thermodiffusion galvanising of steel products
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 (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4071638A (en) * 1974-11-07 1978-01-31 General Electric Company Method of applying a metallic coating with improved resistance to high temperature to environmental conditions
CN102127732B (en) * 2011-03-02 2012-10-10 安徽天通达克罗涂复科技有限公司 Complex alloy permeation agent and method for preparing permeation layer
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
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
CN106435466B (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 (5)

* 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
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
CN102766840A (en) * 2012-08-08 2012-11-07 中国石油化工股份有限公司 Surface modification zinc-aluminum rare earth joint-seeping method of steel heat exchanger tube bunch and seeping agent thereof
RU2539888C2 (en) * 2013-02-14 2015-01-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки, Объединенный институт высоких температур Российской академии наук (ОИВТ РАН) Composition for thermodiffusion galvanising of steel products

Also Published As

Publication number Publication date
EP3502303A1 (en) 2019-06-26
KR102411170B1 (en) 2022-06-22
CN106435466A (en) 2017-02-22
EP3502303A4 (en) 2020-01-08
KR20190056367A (en) 2019-05-24
CN106435466B (en) 2021-08-13
WO2018032887A1 (en) 2018-02-22
KR20210076172A (en) 2021-06-23
US20190161845A1 (en) 2019-05-30

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
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
CN101736228B (en) Method for carrying out immersion plating on marine climate-resisting engineering parts
JP3491811B2 (en) Sliding member and piston
Osifuye et al. Effect of bath parameters on electroless Ni-P and Zn-P deposition on 1045 steel substrate
CN101748353B (en) Method for antiseptic treatment of marine climate resistant engineering component
CN101760717B (en) Method for carrying out diffusion treatment on coating of engineering parts resistant to marine climate
CN103276349B (en) Low-carbon steel surface salt bath rare earth vanadium-titanium boronizing agent and treatment process thereof
JPH04143263A (en) Hard austenitic stainless steel screw and production thereof
CN108103291A (en) A kind of anti-corrosion treatment process of cast-iron electric-cooker inner container
KR101187354B1 (en) Zinc hot dip galvanizing method by using omission technology of water washing
CN108411239B (en) Method for hot dipping co-infiltration of aluminum-copper alloy
CN114000135B (en) High-power diesel engine cylinder sleeve surface functional phosphating process
US3547711A (en) Process for coating ferrous surfaces
CN110129779B (en) Method for chemically dipping iron on surface of aluminum alloy
JP4104570B2 (en) Manufacturing method of sliding member
CN111321396A (en) Metal surface treatment method
US2601864A (en) Composition for and method of descaling metal parts
JP7178832B2 (en) Method for manufacturing surface hardening material
US3069296A (en) Method for removal of iron nitride
CN105755478A (en) Preparation method of rust remover capable of fast removing oxide layer on surface of metal under normal temperature
CN110965016A (en) Surface treatment method for mechanical parts
CN113748229A (en) Aluminum alloy retainer and processing method thereof