[發(fā)明專利]鋼的抗腐蝕及氧化著色復(fù)合表面處理方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810119944.5
• 申請日: 2008-09-12
• 公開（公告）號: CN101353801A
• 公開（公告）日: 2009-01-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 余煌
• 申請（專利權(quán)）人: 余煌
• 主分類號: C23F17/00
• 分類號: C23F17/00;C23C8/56;C23C8/26;C21D1/74;B24B29/00
• 代理公司: 北京清亦華知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所
• 代理人: 羅文群

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鋼的抗腐蝕及氧化著色復(fù)合表面處理方法，屬金屬材料表面處理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

鋼鐵材料或鋼鐵零部件表面的改性處理有多種方法，其目的主要是為了提高鋼鐵材料的耐磨性和耐蝕性。常用的處理技術(shù)有：發(fā)藍(lán)、磷化、表面鍍鉻法、鹽浴氮化或氮碳共滲法、氣體滲氮法等。發(fā)藍(lán)、磷化等屬于傳統(tǒng)的表面處理技術(shù)，主要靠氧化形成的多孔Fe₃O₄膜來提供抗腐蝕及耐磨性能，但其對鋼鐵性能的提高有限，不能滿足人們對鋼鐵性能日益提高的要求。鍍鉻法分為鍍硬鉻和裝飾鍍鉻法兩種，鍍硬鉻法主要是用來提高零件的耐磨性，而裝飾鍍鉻則是為了獲得外型美觀、耐蝕性能優(yōu)良的鋼鐵零件，是目前廣泛應(yīng)用的表面處理技術(shù)。目前常用的鍍鉻工藝都使用Cr⁶⁺進(jìn)行電鍍，而含Cr⁶⁺的廢液、廢氣、廢渣均屬于高毒性、可致癌物質(zhì)，將給環(huán)境帶來嚴(yán)重污染。在美國、加拿大、歐盟等發(fā)達(dá)國家現(xiàn)已明文規(guī)定禁止使用Cr⁶⁺，而我國也在推行“中國ROHS”計劃，限制Cr⁶⁺的使用。

鹽浴氮化及氣體氮化或氮碳共滲法的原理都是通過化學(xué)熱處理的方法，在鋼鐵表面形成一層厚約10～50微米的氮化或氮碳共滲物或碳氮化或氮碳共滲合物(俗稱白亮層)，經(jīng)過處理后的表面具有硬度高、疲勞性能和耐蝕性能優(yōu)異、形變小的優(yōu)點。同時，鹽浴氮化和氣體氮化或氮碳共滲法主要使用尿素、氨氣、氮氣、乙醇等低污染物質(zhì)，其在生產(chǎn)過程產(chǎn)生的廢料如碳酸鈉、氨氣等對環(huán)境的污染也很低。

兩者相比，鹽浴氮化具有生產(chǎn)效率高、工藝流程短、質(zhì)量穩(wěn)定、成本低的優(yōu)勢，但其工作環(huán)境相對惡劣，由于使用了氰酸鈉等有毒物質(zhì)，鹽浴氮化法對環(huán)境的污染比氣體氮化或氮碳共滲法要高，同時鹽浴氮化法獲得的白亮層通常在15～25微米之間，厚度再大的話性能無法保證。而氣體氮化或氮碳共滲法由于只使用氮氣、氨氣等氣體，其生產(chǎn)過程對環(huán)境幾乎沒有影響，同時用氣體氮化或氮碳共滲法可以獲得更厚的白亮層，滿足更高性能的需求，但其工藝流程比鹽浴氮化或氮碳共滲長，滲層厚度的均勻性亦不如前者。目前，這兩種工藝在國內(nèi)均以得到廣泛應(yīng)用，對其工藝技術(shù)的進(jìn)一步開發(fā)也是當(dāng)前的熱點。

鹽浴氮化或氮碳共滲法及氣體氮化或氮碳共滲法雖然可以獲得優(yōu)異的耐磨及抗腐蝕性能，但是其處理后的表面顏色單一，裝飾性差，同時產(chǎn)品的抗腐蝕性能也需要進(jìn)一步提高，這是制約其大規(guī)模應(yīng)用的主要原因之一。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提出一種鋼的抗腐蝕及氧化著色復(fù)合表面處理方法，以用于對普通碳鋼或合金鋼進(jìn)行著色，降低材料成本，并增加產(chǎn)品著色性能。

本發(fā)明提出的鋼的抗腐蝕及氧化著色復(fù)合表面處理方法，包括以下步驟：

(1)除銹和拋光：將金屬坯料浸入一定濃度的稀鹽酸溶液中，浸泡5～10分鐘，或使用砂輪、砂帶清除表面的銹斑，使表面粗糙度小于Ra3.2；將上述處理過的坯料進(jìn)行拋光，使粗糙度小于Ra0.8；

(2)預(yù)氧化：將上述處理好的坯料在320～380℃下預(yù)熱10-30分鐘；

(3)氮碳共滲：將上述預(yù)熱的坯料放入鹽浴爐中反應(yīng)，溫度為560～580℃，反應(yīng)時間為1.5～2小時，反應(yīng)結(jié)束后用水冷卻，然后用水溫為40～80℃的溫水對坯料進(jìn)行清洗，洗去表面殘留的共滲鹽；

或氣體氮化：將上述預(yù)熱的坯料放入氣氛爐中反應(yīng)，反應(yīng)氣氛由氨氣及乙醇構(gòu)成，氨氣流量為0.6～1.6立方米/小時，乙醇滴量為80滴/分鐘，反應(yīng)溫度為550～650℃，反應(yīng)時間為0.6～4小時，反應(yīng)結(jié)束后用水冷卻；

(4)精拋：將上述共滲處理的坯料振動拋光5～10分鐘，用麻輪和布輪先后拋光，使表面粗糙度小于Ra0.4，然后清除表面的拋光蠟或油脂；

(5)氧化著色：將上述拋光后的坯料放入回火氣氛中，在氮氣和氧氣的混合氣體中，200～450℃反應(yīng)5～10分鐘，氮氣和氧氣的混合體積比為：氮氣∶氧氣＝0～10∶1；

或?qū)⑸鲜鰭伖夂蟮呐髁辖霘溲趸c及亞硝酸鈉的水溶液中反應(yīng)，水溶液的濃度為：每1000克水中含有100～700克氫氧化鈉和100～250克亞硝酸鈉，100～200℃，反應(yīng)5～120分鐘：

(6)封閉處理：將上述氧化著色后的坯料放入pH值為7～8.5、溫度為80～90℃、容積濃度為30～50克/升的肥皂水中皂化5～10分鐘，封閉著色的坯料表面。

本發(fā)明提出的鋼的抗腐蝕及氧化著色復(fù)合表面處理方法，其優(yōu)點是：

1、利用本發(fā)明方法對鋼的表面進(jìn)行著色處理后，鋼表面的復(fù)合膜具有良好的耐磨性和抗腐蝕性能；