專利名稱：一種快速制備spcc冷軋鋼表面耐磨蝕陶瓷涂層的方法
技術領域：
本發明涉及一種快速制備SPCC冷軋鋼制品表面耐磨蝕陶瓷涂層技術，特別地，涉及一種用程控電脈沖型多功能離子轟擊爐快速制備SPCC冷軋鋼表面耐磨蝕陶瓷涂層的方法。
背景技術：
SPCC冷軋鋼廣泛應用于在工程結構和制造業各個領域，如汽車摩托車制造業、家 電制造業、IT產品制造業、五金產品制造業、武器制造業、儀器儀表制造業、電氣產品、家具 日用品制造業等等。因為冷軋鋼屬于亞共析鋼，具有良好的加工工藝性能，具體用途可根據 設計要求制造各種結構件和機器零部件，具有高生產率；通過淬火回火，可以獲得所需的服 役性能。但是，為了提高工件的耐磨性、耐腐蝕性、抗咬合性和減摩性，通常選擇適當的后續 表面化學處理，以提高服役性能、使用壽命和外觀要求。制造過程中常采用滲碳、氮化、軟氮化、滲金屬、熱浸鋁及其合金、熱浸鋅及其合 金、電鍍鋅、電鍍鉻、化學鍍、磷化、發黑、搪瓷等等方法以改善上述一項或二項性能要求。但 是，上述方法對SPCC冷軋鋼制件表面使用性能的提高對于某些工況服役條件還是不夠，如 軟氮化低碳鋼表面硬度一般不超過HV300，對于一些耐腐蝕性和耐磨性要求較高的零件，仍 然不能滿足服役壽命要求；而且有些處理方法處理周期較長，如滲碳、碳氮共滲和氮化等處 理；電鍍硬鉻可以獲得制件的表面硬度和耐磨性，但是伴生環境保護要求。因此，采用特殊 的表面處理提高SPCC冷軋鋼制件的表面耐磨和耐腐性性能顯得尤為重要。

發明內容
本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種制備SPCC冷軋鋼表面耐磨蝕 陶瓷涂層的方法。本發明的技術方案如下一種快速制備SPCC冷軋鋼表面耐磨蝕陶瓷涂層的方法， 包括以下步驟(1)處理前，將SPCC冷軋鋼進行表面清洗，去除基體表面的氧化皮和油脂等污穢；(2)把預處理好的工件放入轟擊爐內，進行離子加熱過程，處理溫度范圍為350 550°C;轟擊爐壓保持在50 600Pa，涂層時間為30 180分鐘；離子轟擊處理所用氣源材 料為工業液氨、工業用氧或氣態碳氫化合物；(3)處理完畢后，電動啟蓋，快速取出轟擊爐內高溫工件，空冷或油冷，獲得耐磨蝕 陶瓷涂層。進一步地，所述步驟(2)中，所述氣態碳氫化合物為液化天然氣、甲烷、丙烷、乙 炔、一氧化碳等。本發明的有益效果是應用本發明的方法，可獲得表面耐磨蝕陶瓷涂層，外觀色澤 分別為黑色(油冷)或為灰白色(空冷)；X射線衍射結果表明，涂層含有Fe304、Fe203、Fe2C、 Fe3C, ε和Y相；涂層與基底的結合強度高，涂層硬度為HV400 550 ；與未處理的SPCC冷軋鋼板相比，涂層具有良好的耐磨性；與304、430型兩種不銹鋼煙霧試驗對比，SPCC鋼板 表面涂層后，中性鹽霧試驗持續400 450小時未見腐蝕斑點，具有良好的耐大氣腐蝕性， 遠優于未處理SPCC冷軋鋼板(0. 5小時出現腐蝕斑點)和304不銹鋼(6小時出現腐蝕斑
點)ο


圖1為本發明實施例SPCC板材表面耐磨耐腐蝕陶瓷涂層截面的金相圖；圖2為本發明實施例的SPCC板材表面耐磨蝕陶瓷涂層晶體結構X射線衍射譜
具體實施例方式下面根據附圖和實施例詳細說明本發明，本發明的目的和效果將變得更加明顯。本發明處理對象為SPCC冷軋鋼，符合日本國家標準(JIS)的SPCC、SPCD、SPCE等 牌號，符合德國國家標準(DIN)的stl2、stl4、stl4-T、stl5等牌號，符合俄羅斯國家標準 (Γ OCT)的 08、10、CT. IK Π > CT. 2 K Π _3、CT. 3Κ Π _4 等牌號。處理前進行表面清洗，去除基體表面的氧化皮和油脂等污穢；把預處理好的工件 放入專用料筐，然后用電動旋升啟閉蓋裝置啟開負載蓋頭，用機械手系統把工件和料筐運 動至爐內，用電動啟閉蓋裝置閉蓋，進行離子加熱過程，處理溫度范圍為350 550°C ；轟擊 爐壓保持在50 600Pa，涂層時間為30 180分鐘；離子轟擊處理所用氣源材料為工業液 氨、工業用氧、氣態碳氫化合物(液化天然氣、甲烷、丙烷、乙炔、一氧化碳等)；處理完畢后， 電動啟蓋和機械手系統運作快速抓出轟擊爐內高溫工件與工裝，空冷或油冷，獲得耐磨蝕 陶瓷涂層，外觀分別為灰白色和黑色。實施例1 采用涂層設備為程控電脈沖型多功能離子轟擊爐(實用新型專利專利 號ZL 022 51500.3)1、涂層基體鋼材為SPCC冷軋鋼，符合日本國家標準(JIS)的SPCC、SPCD、SPCE等 牌號，符合德國國家標準(DIN)的stl2、stl4、stl4-T、stl5等牌號，符合俄羅斯國家標準 (Γ OCT)的 08、10、CT. IK Π、CT. 2 K Π _3、CT. 3Κ Π _4 等牌號；2、處理前進行表面清洗，去除基體表面的氧化物和油脂等污穢；3、把預處理好的工件放入專用料筐一用電動旋升啟閉蓋裝置啟開負載蓋頭一用 機械手系統把工件和料筐運動至爐內一用電動啟閉蓋裝置閉蓋一離子加熱過程，處理溫度 范圍為350 500°C ；4、轟擊爐壓保持在50 400Pa，涂層時間為120分鐘；5、離子轟擊處理所用氣源材料為工業液氨、工業用氧、氣態碳氫化合物(液化天 然氣、甲烷、丙烷、乙炔、一氧化碳等)；6、處理完畢后，隨爐冷卻至120°C后出爐，獲得耐磨蝕陶瓷涂層，外觀為灰白色。本實施方式形成的耐磨蝕陶瓷涂層硬度為HV480 ；X射線衍射結果表明，涂層含有 Fe3O4, Fe203> Fe2C, Fe3C, ε和Υ相；涂層與基底的結合強度高；與未處理的SPCC冷軋鋼板 相比，涂層具有良好的耐磨性；與304、430型兩種不銹鋼煙霧試驗對比，SPCC鋼板表面涂 層后，中性鹽霧試驗持續400小時未見腐蝕斑點，具有良好的耐大氣腐蝕性，遠優于未處理 SPCC冷軋鋼板(0. 5小時出現腐蝕斑點)和304不銹鋼(6小時出現腐蝕斑點)。
實施例2 采用涂層設備為程控電脈沖型多功能離子轟擊爐(實用新型專利專利 號ZL 02251500.3)1、涂層基體鋼材為SPCC冷軋鋼，符合日本國家標準(JIS)的SPCC、SPCD、SPCE等 牌號，符合德國國家標準(DIN)的stl2、stl4、stl4-T、stl5等牌號，符合俄羅斯國家標準 (Γ OCT)的 08、10、CT. IK Π、CT. 2 K Π _3、CT. 3Κ Π _4 等牌號；2、處理前進行表面清洗，去除基體表面的氧化物和油脂等污穢；3、把預處理好的工件放入專用料筐一用電動旋升啟閉蓋裝置啟開負載蓋頭一用 機械手系統把工件和料筐運動至爐內一用電動啟閉蓋裝置閉蓋一離子加熱過程，處理溫度 范圍為450 550°C ；
4、轟擊爐壓保持在300 600Pa，涂層時間為180分鐘；5、離子轟擊處理所用氣源材料為工業液氨、工業用氧、氣態碳氫化合物(液化天 然氣、甲烷、丙烷、乙炔、一氧化碳等)；6-1、增加第二段離子氧化(發黑)工藝，通氨通氧30min后出爐，獲得耐磨蝕陶瓷 涂層、外觀為黑色。6-2、增加第二段蒸汽發黑工藝后出爐，獲得耐磨蝕陶瓷涂層、外觀為黑色。6-3、處理完畢后，電動啟蓋和機械手系統運作快速抓出轟擊爐內高溫工件與工裝，放入油冷淬火槽冷卻，獲得耐磨蝕陶瓷涂層，外觀為黑色。本實施方式形成的耐磨蝕陶瓷涂層硬度為HV550 ；X射線衍射結果表明，涂層含有 Fe3O4, Fe203> Fe2C, Fe3C, ε和Υ相；涂層與基底的結合強度高；與未處理的SPCC冷軋鋼板 相比，涂層具有良好的耐磨性；與304、430型兩種不銹鋼煙霧試驗對比，SPCC鋼板表面涂 層后，中性鹽霧試驗持續450小時未見腐蝕斑點，具有良好的耐大氣腐蝕性，遠優于未處理 SPCC冷軋鋼板(0. 5小時出現腐蝕斑點)和304不銹鋼(6小時出現腐蝕斑點)。上述實施例用來解釋說明本發明，而不是對本發明進行限制，在本發明的精神和 權利要求的保護范圍內，對本發明作出的任何修改和改變，都落入本發明的保護范圍。
權利要求
一種快速制備SPCC冷軋鋼表面耐磨蝕陶瓷涂層的方法，其特征在于，包括以下步驟(1)處理前，將SPCC冷軋鋼進行表面清洗，去除基體表面的氧化皮和油脂等污穢。(2)把預處理好的工件放入轟擊爐內，進行離子加熱過程，處理溫度范圍為350～550℃；轟擊爐壓保持在50～600Pa，涂層時間為30～180分鐘；離子轟擊處理所用氣源材料為工業液氨、工業用氧或氣態碳氫化合物。(3)處理完畢后，電動啟蓋，快速取出轟擊爐內高溫工件，空冷或油冷，獲得耐磨蝕陶瓷涂層。
2.根據權利要求1所述快速制備SPCC冷軋鋼表面耐磨蝕陶瓷涂層的方法，其特征在 于，所述步驟(2)中，所述氣態碳氫化合物為液化天然氣、甲烷、丙烷、乙炔、一氧化碳等。
全文摘要
本發明公開了一種快速制備SPCC冷軋鋼表面耐磨蝕陶瓷涂層的方法，該方法首先將SPCC冷軋鋼進行表面清洗，去除基體表面的氧化皮和油脂等污穢；然后把工件放入轟擊爐內，進行離子加熱過程，處理完畢后，電動啟蓋，快速取出轟擊爐內高溫工件，空冷或油冷，獲得耐磨蝕陶瓷涂層。X射線衍射結果表明，該涂層含有Fe3O4、Fe2O3、Fe2C、Fe3C、ε和γ相；涂層與基底的結合強度高，涂層硬度為HV400～550；與未處理的SPCC冷軋鋼板相比，涂層具有良好的耐磨性；與304、430型兩種不銹鋼煙霧試驗對比，SPCC鋼板表面涂層后，中性鹽霧試驗持續400～450小時未見腐蝕斑點，具有良好的耐大氣腐蝕性，遠優于未處理SPCC冷軋鋼板和304不銹鋼。
文檔編號C23C14/48GK101812668SQ20101015177
公開日2010年8月25日 申請日期2010年4月20日 優先權日2010年4月20日
發明者羅來馬, 酈劍, 陳海波 申請人:浙江大學;杭州等離子裝備工程有限公司