[發明專利]一種鋼鐵工件表面耐蝕層及其制備方法

有效

• 申請號: 202210030542.8
• 申請日: 2022-01-12
• 公開（公告）號: CN114381723B
• 公開（公告）日: 2022-12-20
• 發明（設計）人: 柏蓉;巨佳;房夢飛;許盛濤
• 申請（專利權）人: 南京工程學院
• 主分類號: C23C22/40
• 分類號: C23C22/40;C23C22/73;C23C22/83
• 代理公司: 南京燦爛知識產權代理有限公司 32356
• 代理人: 安士影

本發明公開了一種鋼鐵工件表面耐蝕層，包括在鋼鐵工件表面自反應形成的Mo擴散層和MoFe₂金屬化合物層；內層為所述Mo擴散層，外層為所述MoFe₂金屬化合物層。本發明還公開了一種鋼鐵工件表面耐蝕層的制備方法。本發明自反應形成耐蝕層，外層MoFe₂化學電位較高具有致密結構，使鋼鐵工件最表面耐蝕性大幅提高的同時硬度和耐磨性也顯著增加；內層Mo擴散層中大量Mo原子擴散進入基體中，不僅升高了整體的腐蝕電位，提高了鋼鐵工件耐腐蝕，還由于Mo原子的固溶強化作用，使位錯運動受阻，鋼鐵工件中的位錯運動受阻，強度上升環保無排放。同時，本發明的反應無廢渣廢氣的排放，廢液通過調整成分濃度后可以循環利用，對環境友好。

技術領域

本發明涉及一種鋼鐵工件表面耐蝕層及其制備方法，屬于材料表面化學處理技術領域。

背景技術

鋼鐵是使用范圍最廣、用量最大的金屬。且隨著經濟的發展和基礎設施的不斷建設，鋼鐵的用量逐漸增加。鋼鐵使用量持續增長，但是鋼鐵又是最容易腐蝕的金屬，在空氣環境、水環境和土壤環境中都是極易腐蝕的，這不僅帶來經濟損失，還對人身安全造成威脅。

長期以來，人們采用多種表面處理技術來防止鋼鐵腐蝕。目前最常用的方法鍍鋅鉻酸鹽、磷化和磷酸鹽化學轉化后進行涂裝處理。鍍鋅鉻酸鹽鈍化處理雖然可有效提高鋼鐵的耐蝕性，但鍍鋅過程中產生的劇毒氰化物以及鈍化處理過程中產生的致癌物鉻酸鹽對人類健康、自然環境和社會的可持續發展都造成了非常嚴重的影響。歐盟2003年2月頒布《關于在電子電器設備中限制使用某些有害物質》的RoHS （The Restriction of the Useof Certain Hazardous Substances in Electrical and Electric Equipment）指令，2006 年7月1日起實施，進入歐盟市場的新電子電器產品應不含包括六價鉻等六種有害物質。我國已于2007年3月1日起執行歐盟RoHS指令，使得鉻酸鹽鈍化的應用受到嚴格限制。

磷化技術主要是對鋼鐵進行預處理，改變鋼鐵的表面性質，提高有機涂層的附著力，從而利用有機涂層的性質進行涂裝處理實現對鋼鐵金屬的腐蝕保護。但是，磷化和涂裝工序分兩步進行，工藝過程復雜、繁瑣，對環境的污染和工人健康影響比較嚴重。此外，對于復雜的工件，磷化后的涂料涂覆工作比較困難。磷化膜耐蝕性差，而且磷含量超過0.02mg/L時就可以引起水體富營養化等嚴重的環境污染問題。

另一方面，上述方法所形成的耐蝕層力學性能較差，尤其是硬度和耐磨性性能。在使用過程中，稍微摩擦就能夠把耐蝕層打磨掉，使鋼鐵工件耐蝕層無法起到應有的保護作用。

因此，本領域技術人員亟需研究兼具環保和強耐蝕的鋼鐵工件表面耐蝕層及其制備方法，解決工業領域中鋼鐵工件耐蝕層的力學性能較差和制備過程不環保的問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提供一種鋼鐵工件表面耐蝕層，本發明自反應形成耐蝕層，耐蝕層呈雙層結構，外層成分為MoFe₂金屬化合物層，內層為Mo擴散層，兼具良好的耐蝕性和力學性能。

同時，本發明提供一種鋼鐵工件表面耐蝕層的制備方法，該法環保無排放，廢液可重復利用，其中外層MoFe₂化學電位較高具有致密結構，使鋼鐵工件最表面耐蝕性大幅提高的同時硬度和耐磨性也顯著增加；內層Mo擴散層中大量Mo原子擴散進入基體中，不僅升高了整體的腐蝕電位，提高了鋼鐵工件耐腐蝕，還由于Mo原子的固溶強化作用，使位錯運動受阻，鋼鐵工件中的位錯運動受阻，強度上升。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：

一種鋼鐵工件表面耐蝕層，包括在鋼鐵工件表面自反應形成的Mo擴散層和MoFe₂金屬化合物層；內層為所述Mo擴散層，外層為所述MoFe₂金屬化合物層。