本發(fā)明涉及表面處理，具體地說，涉及一種提高鋼鐵構(gòu)件耐磨性及耐蝕性的表面處理方法。

背景技術(shù)：

1、在工業(yè)應(yīng)用過程中，鋼鐵構(gòu)件的耐蝕性以及耐磨性是決定其使用壽命以及可靠性的關(guān)鍵性能指標(biāo)。如其需抵抗大氣(含co2、so2)、海水(cl-)、酸性介質(zhì)(如h2so4、hcl)及高溫氧化等環(huán)境。如其需承受滑動(dòng)摩擦(如齒輪、軸承)、磨粒磨損(如礦山機(jī)械)或沖擊磨損(如模具)等工況應(yīng)用場(chǎng)景的需要。基于此，當(dāng)前多是通過滲氮處理，通過在鋼鐵構(gòu)件的表面形成高硬度氮化物層來達(dá)到提升耐磨性以及耐蝕性的性能需求。而現(xiàn)有的鋼鐵構(gòu)件具體的耐蝕性能以及耐磨性能存在一定的局限性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明解決的技術(shù)問題：

2、用以解決當(dāng)前存在的鋼鐵構(gòu)件耐腐蝕和耐磨性能不佳的問題。

3、本發(fā)明采用的技術(shù)方案：

4、針對(duì)上述的技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種提高鋼鐵構(gòu)件耐磨性及耐蝕性的表面處理方法。具體內(nèi)容如下：

5、一種提高鋼鐵構(gòu)件耐磨性及耐蝕性的表面處理方法，包括如下步驟：

6、(1)對(duì)構(gòu)件進(jìn)行預(yù)處理，預(yù)處理包括堿洗、一次漂洗、酸洗以及二次漂洗、干燥、預(yù)熱；

7、(2)對(duì)步驟(1)處理后的構(gòu)件用碳氮鑭釔離子滲劑進(jìn)行滲入處理；

8、(3)對(duì)步驟(2)處理后的構(gòu)件用鑭釔活化滲劑進(jìn)行活化處理；

9、(4)對(duì)步驟(3)處理后的構(gòu)件用氧離子滲劑進(jìn)行滲入處理；

10、(5)對(duì)步驟(4)處理后的構(gòu)件經(jīng)冷卻清洗后，用封閉劑封閉處理并浸油。

11、根據(jù)一些優(yōu)選的實(shí)施方式，步驟(1)中，堿洗是用堿性清洗液超聲清洗處理。具體是，堿性清洗液包括碳酸鈉5～15份、木質(zhì)素磺酸鈉1～5份、聚環(huán)氧琥珀酸1～5份、聚天冬氨酸1～5份、三聚磷酸鈉1～3份、氫氧化鈉1～5份、去離子水15～35份。超聲清洗：45～65℃、5～15min。

12、根據(jù)一些優(yōu)選的實(shí)施方式，步驟(1)中，一次漂洗采用逆流去離子水漂洗即可，使用不低于50℃的水漂洗即可，漂洗1～3min。

13、根據(jù)一些優(yōu)選的實(shí)施方式，步驟(1)中，酸洗是用酸性清洗液清洗處理，酸性清洗液包括檸檬酸1～5份、磷酸1～5份、六亞甲基四胺0.5～2份、脂肪醇聚氧乙烯醚0.5～1份；檸檬酸的濃度為5％，磷酸的濃度為3％。超聲清洗：45～65℃、5～10min。

14、根據(jù)一些優(yōu)選的實(shí)施方式，步驟(1)中，將經(jīng)酸洗后的構(gòu)件，經(jīng)二次漂洗處理，去離子水漂洗結(jié)束后，使用不低于50℃的水漂洗即可，漂洗1～3min。再用經(jīng)熱風(fēng)干燥后，再進(jìn)行后續(xù)的滲氮處理。

15、根據(jù)一些優(yōu)選的實(shí)施方式，步驟(1)中，經(jīng)熱風(fēng)干燥后，再經(jīng)預(yù)熱處理，預(yù)熱處理：以5℃/min的速率升溫至380～400℃、時(shí)間是40～50min。

16、根據(jù)一些優(yōu)選的實(shí)施方式，步驟(2)中，碳氮鑭釔離子滲劑的組分包括，kocn?25～30份、nahco3?30～35份、sr(oh)2?5～10份、kcl?5～15份、nacl?5～10份、k2so4?3～5份、ercl3·6h2o?1～3份、li2b4o7?5～10份、ce(no3)3·6h2o?1～3份、ybcl3?0.01～0.02份、ycl30.05～0.1份、la2(co3)30.5～1.0份。

17、根據(jù)一些優(yōu)選的實(shí)施方式，步驟(2)中，滲入處理采用梯度滲入處理，即是說：

18、第一階段：390～480℃、處理30～60min；

19、第二階段：450～550℃、處理15～45min；

20、第三階段：390～480℃、處理30～60min。

21、根據(jù)一些優(yōu)選的實(shí)施方式，步驟(3)中，鑭釔活化滲劑的組分包括，kocn?30～40份、nahco3?10～15份、k2s?5～15份、nacl?14～25份、na2sio3·9h2o?5～8份、k2so3?1～3份、ce(no3)3·6h2o?l～3份、ybcl3?0.01～0.02份、li2b4o7?5～10份、kcl?3～5份、ycl3?0.3～1份、la2(co3)3?1～1.5份。

22、根據(jù)一些優(yōu)選的實(shí)施方式，步驟(3)中，活化溫度為390～500℃、活化時(shí)間為50～70min。

23、根據(jù)一些優(yōu)選的實(shí)施方式，步驟(4)中，氧離子滲劑的組分包括，naoh?25～35份、nano2?15～25份、kcl?30～40份、nh4cl?10～20份、la2(co3)30.5～1.0份。

24、根據(jù)一些優(yōu)選的實(shí)施方式，步驟(4)中，滲入溫度為380～430℃，滲入時(shí)間為30～40min。

25、根據(jù)一些優(yōu)選的實(shí)施方式，步驟(5)中，封閉劑的組分包括，石油溶劑(cas.no64742-57-0)35～40份、氫重基礎(chǔ)油(cas.no：64742-52-5)40～50份、磺酸鈣(cas.no68603-42-9)14～20份。

26、第二，本發(fā)明提供了一種由前述的表面處理方法得到的鋼鐵構(gòu)件。

27、該鋼鐵構(gòu)件包括構(gòu)件基體以及覆設(shè)于構(gòu)件基體表面及內(nèi)部的復(fù)合滲層。

28、構(gòu)件基體的材料為碳素鋼或合金鋼，包括45#鋼、25cr2ni4wa和30crmntia等。

29、復(fù)合滲層包括由外向內(nèi)滲入構(gòu)件基體的第一軟氮化層、第二軟氮化層、第三軟氮化層。具體而言，也就是：所述第一軟氮化層由氧離子滲劑滲入所述構(gòu)件基體表面形成。所述第二軟氮化層由碳氮鑭釔離子滲劑滲入所述構(gòu)件基體表面形成，所述第三軟氮化層由鑭釔離子滲劑滲入所述構(gòu)件基體表面形成。

30、本發(fā)明采用的技術(shù)機(jī)理及有益效果：

31、(1)本發(fā)明提供的表面處理方法，依次采用碳氮鑭釔離子滲劑進(jìn)行滲入處理、鑭釔活化滲劑進(jìn)行活化處理、氧離子滲劑進(jìn)行滲入處理，一是能夠使得滲劑中的有效離子擴(kuò)散進(jìn)入構(gòu)件基體內(nèi)部，從而形成具有一定厚度的化合物層和擴(kuò)散層，由金屬元素的碳氮化合物以及氮在鐵中的固溶體組成，具有較高的硬度、耐腐蝕性和抗粘扣性。本發(fā)明中碳氮鑭釔離子滲劑中添加了kcl和k2so4，可以提高反應(yīng)效率，使?jié)B層更加均勻。二是能夠促使金屬離子和非金屬離子鑭釔向構(gòu)件基體方向更加深入的擴(kuò)散，以增加復(fù)合滲層厚度，從而提高構(gòu)件的抗疲勞性能。本發(fā)明中鑭釔活化滲劑中添加了k2s和k2so4，可以提高滲劑的活性，使生產(chǎn)周期縮短。三是殘留于構(gòu)件基體表面的碳氮鑭釔離子滲劑與鑭釔活化滲劑反應(yīng)、形成的滲層為氧以間隙形式溶入化合物晶格中，另一部分氧在表面形成金屬氧化層，從而進(jìn)一步提高構(gòu)件的硬度和抗耐蝕性能。構(gòu)件表面形成化合物層以及金屬氧化層，不僅極大地提高了構(gòu)件基體的耐蝕性，并且處理后的組件還具有良好的力學(xué)性能，且性價(jià)比高，對(duì)環(huán)境沒有污染。本發(fā)明中氧離子滲劑中添加kcl，相比現(xiàn)有技術(shù)，反應(yīng)后幾乎零排放，更加環(huán)保。

32、(2)本發(fā)明提供的表面處理方法，在碳氮鑭釔離子滲劑進(jìn)行滲入處理的同時(shí)，采用梯度滲氮的處理方式，利用形成的梯度滲層結(jié)構(gòu)，從而能夠提升滲層的耐腐蝕性能以及耐磨性能，從而使得滲層與構(gòu)件基體的結(jié)合強(qiáng)度高。通過采用不同溫度的梯度處理，利用溫度差的形成，能夠獲得氮層以及與滲氮層結(jié)合緊密的復(fù)合滲氮層，便于后續(xù)其他滲層的引入。

33、(3)本發(fā)明提供的表面處理方法，在進(jìn)行滲入處理前進(jìn)行預(yù)處理工序，用以對(duì)構(gòu)件基體表面進(jìn)行除油清洗工作，通過本發(fā)明提供的堿洗、一次漂洗、酸洗、二次漂洗、干燥、預(yù)熱處理，從而能夠?qū)?gòu)件表面進(jìn)行油污、鈍化層以及雜質(zhì)等的清除，從而改善滲氮層與構(gòu)件基體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，增加滲氮層的厚度，從而利于進(jìn)一步提升耐磨性能以及耐腐蝕性能。

34、(4)本發(fā)明提供的表面處理方法，提供的堿洗液、酸洗液，利用組分之間的協(xié)同作用，即是說通過聚環(huán)氧琥珀酸、聚天冬氨酸、木質(zhì)素磺酸鈉、碳酸鈉、三聚磷酸鈉、氫氧化鈉的組合，通過對(duì)構(gòu)件表面進(jìn)行強(qiáng)去污，而后利用木質(zhì)素磺酸鈉幫助懸浮清洗后的污染物，從而便于后續(xù)的漂洗工序的高清潔度，進(jìn)而避免污染物殘留于構(gòu)件基體表面，從而避免阻止氮原子的滲入。通過酸洗液的組分組合，便于去除構(gòu)件基體表面的氧化層，從而也利于提供更多的表面活性位點(diǎn)，促進(jìn)氮的吸附與擴(kuò)散，且也能夠避免因氧化層的殘留而導(dǎo)致的滲層剝落、脆性增大的缺陷。而后再通過對(duì)基體構(gòu)件進(jìn)行預(yù)熱處理，使其構(gòu)件基體表面產(chǎn)生氧化物，釋放出氫氣，從而促進(jìn)滲氮?jiǎng)┑臐B入，提升基體表面的氮化物含量以及分布的均勻性，從而提升耐腐蝕以及耐磨性能。