[發(fā)明專利]低碳鋼板表面納米合金化的處理方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110007308.5
• 申請(qǐng)日: 2011-01-14
• 公開（公告）號(hào): CN102051574A
• 公開（公告）日: 2011-05-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鐘慶東;林海;盛敏奇;周瓊宇;李振華;王毅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類號(hào): C23C10/30
• 分類號(hào): C23C10/30;C23C24/08
• 代理公司: 上海上大專利事務(wù)所(普通合伙) 31205
• 代理人: 顧勇華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種在低碳鋼板表面納米合金化的處理方法，屬金屬表面處理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著生活水平的普遍提高，人們對(duì)于高表面性能、高耐蝕性能、經(jīng)濟(jì)、美觀和耐用的金屬材料的需求與日俱增。為了改善不銹鋼、鋁材、鋁材等金屬材料的表面性能，提高金屬制品質(zhì)量，降低制備成本，金屬材料一般都要進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚怼?/p>

常規(guī)的金屬表面處理方法，如電鍍、化學(xué)鍍、離子滲入、涂料涂裝等，國內(nèi)外已有大量的文獻(xiàn)報(bào)道。P．Adam等的美國專利5,403,629中介紹了一種在合金基體上施加鋁擴(kuò)散涂層的方法。該專利詳細(xì)描述了例如通過濺射在金屬部件表面上氣相沉積一種金屬夾層的方法。然后在該夾層上沉積鋁擴(kuò)散涂層。在M．C．Meelu和M．H．Lorretto的論文“對(duì)IN738基礎(chǔ)合金上進(jìn)行硅-鈦擴(kuò)散涂層時(shí)時(shí)間與溫度的影響”(The?Effect?of?Time?at?Temperature?On?Silicon-Titanium?Diffusion?Coating?on?IN738?Base?Alloy)中，披露了對(duì)Si-Ti涂層的評(píng)價(jià)，該涂層通過高溫下長時(shí)間包滲形成。?隨著表面技術(shù)的發(fā)展，新型表面處理工藝層出不窮，漸漸取代了傳統(tǒng)的處理工藝。如激光束(電子束)表面改性、化學(xué)電化學(xué)沉積、化學(xué)電化學(xué)轉(zhuǎn)化、熱噴涂、化學(xué)氣相沉積、物理氣相沉積、氣相外延、液相外延、離子注入、溶膠-凝膠法、自催化沉積等。通過這些新型表面處理方法，不僅解決了常規(guī)方法中存在的不足，如表面處理層與基底金屬之間存在空間界面效應(yīng)，機(jī)械加工性能差；同時(shí)也提高材料的耐腐蝕性能、耐磨減磨能力，賦予材料表面特殊的物理、化學(xué)特性，提高材料表面完整性和裝飾性。

利用納米材料進(jìn)行表面合金化是當(dāng)今研究的熱點(diǎn)之一。采用納米技術(shù)對(duì)金屬進(jìn)行表面處理，可在金屬上獲得具有良好合金效果，顯著提高金屬材料的耐腐蝕性能。本文將介紹一種在低碳鋼表面進(jìn)行合金化的處理方法，通過輥壓方法在普通低碳鋼表面涂覆金屬元素鎳、鈦、鋁等單種或復(fù)合耐腐蝕層，然后將經(jīng)輥壓過的金屬件置于合金化爐中進(jìn)行合金化處理，從而達(dá)到提高表面性能的目的。

發(fā)明內(nèi)容

?本發(fā)明的目的是提供一種在低碳鋼板表面進(jìn)行納米合金化的處理方法。該方法可消除表面處理層與基底金屬之間存在的空間界面效應(yīng)，能提高機(jī)械性能和耐腐蝕性能。

?本發(fā)明一種低碳鋼板表面納米合金化的處理方法，其特征在于具有以下的過程和步驟：

a．制備金屬基礎(chǔ)粉體：采用乙酸鎳、硝酸鈦或硫酸鋁作為金屬鎳、鈦或鋁的前驅(qū)體原料；

將乙酸鎳、硝酸鈦或硫酸鋁配制成一定濃度的金屬鹽溶液，其濃度為0.001~0.08?g/L；隨后加入0.01~0.1?g/L的尿素和0.1~3.0?g/L的表面改性劑十二烷基硫酸鈉；在不斷攪拌下加熱使其反應(yīng)；加熱溫度為90℃~150℃；攪拌速度為300轉(zhuǎn)/分；pH值控制在7~10；反應(yīng)完成后靜置3~10小時(shí)；然后抽濾、洗滌、干燥，最終得到納米鎳、鈦或鋁的金屬基礎(chǔ)粉體；待用；

b．將上述所得粉體，納米鎳、鈦或鋁金屬基礎(chǔ)粉體的任一種或兩種作為金屬基粉涂覆于欲處理的低碳鋼板表面，然后用輥壓機(jī)進(jìn)行滾壓，輥壓壓力為50MPa；在鋼板表面形成緊密的金屬層；

c．將上述經(jīng)輥壓過的涂有金屬層的鋼板置于合金化爐中進(jìn)行合金化處理；合金化在還原保護(hù)性氣氛中進(jìn)行，還原保護(hù)性氣體采用氮?dú)夂蜌錃獾幕旌蠚怏w，兩者用量之比為50%?：50%?~?98%：2%；溫度制度：合金化處理溫度為600~900℃；開始時(shí)為快速升溫階段，升溫速率為5~40℃/S，并在高溫下保溫56~106小時(shí)；然后快速降溫至室溫，降溫速率為5~40℃/S；最終獲得在低碳鋼板表面生成的納米合金化層，也即合金化耐腐蝕層。

本發(fā)明的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)如下所述：

1、本發(fā)明可消除表面處理層與基底之間的空間界面效應(yīng)，顯著提高金屬的耐磨損性能，提高金屬材料的機(jī)械加工性能。

?2、本發(fā)明實(shí)現(xiàn)大規(guī)模連續(xù)工業(yè)化生產(chǎn)后，產(chǎn)品成本遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)工藝，可部分替代現(xiàn)有的不銹鋼生產(chǎn)。

?3、制備納米粉體的配方簡(jiǎn)單，添加劑含量少，產(chǎn)生的廢水處理容易，污染少，與同類工藝相比，所排廢水不會(huì)對(duì)環(huán)境造成的一次污染及循環(huán)污染，有利于環(huán)境保護(hù)。

4、經(jīng)本發(fā)明處理后的表面合金化碳鋼板，還可進(jìn)行表面再加工，如電解著色、表面拋光等處理，處理后的材料既具有高耐蝕、耐磨損性能，又具有價(jià)格低廉的優(yōu)勢(shì)，可廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明，通過進(jìn)行T彎時(shí)效測(cè)試來評(píng)價(jià)其機(jī)械加工性能。