專利名稱：深冷處理及化學(xué)鍍鎳-磷-稀土工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種深冷處理及化學(xué)鍍的復(fù)合工藝，特別是對工、模、量具或高精度零件提供一種深冷處理及化學(xué)鍍鎳-磷-稀土合金的復(fù)合工藝。
一般在淬火的過共析鋼中，由于組織仍保持不平衡狀態(tài)，在等溫或氣溫變動(dòng)的條件下，發(fā)生下列三種不利過程1.某些殘留奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)化。
2.馬氏體正方度減小及析出細(xì)小分散狀碳化物。
3.由于殘余應(yīng)力所引起的彈性變形部分轉(zhuǎn)為塑性變形，發(fā)生殘余應(yīng)力重新分布和應(yīng)力減小過程。這些都是使工、模、量具產(chǎn)生時(shí)效效應(yīng)的因素。為了降低時(shí)效效應(yīng)通常運(yùn)用低溫冷卻和合理的回火規(guī)范，正確選擇淬火條件和鋼的原始組織。采用低溫處理能最大限度地降低時(shí)效效應(yīng)。
日本“鑄鍛造熱處理”第34卷第3號(hào)5-8頁1981.3報(bào)導(dǎo)了采用急熱-冷處理方法，即將淬火和回火后的工件經(jīng)沸水煮的消除應(yīng)力的前處理，再在液氮中進(jìn)行降溫處理，均冷后將工件在自來水或溫水中使其溫度復(fù)升到室溫，同時(shí)經(jīng)時(shí)效處理或回火處理來消除鋼中殘留奧氏體和應(yīng)力。但經(jīng)我們實(shí)驗(yàn)證明，該工藝尚有以下不足淬火和回火后的被處理件進(jìn)行深冷處理前，采用沸水煮的前處理對消除被處理件產(chǎn)生開裂的作用不明顯，同時(shí)能源消耗大。
美國〈MetaLFinishing〉Vol.80No.4P47-52(1982)報(bào)導(dǎo)了低溫化學(xué)鍍鎳的方法，但尚有下列缺點(diǎn)1.鍍層含磷量低，不易形成非晶態(tài)鎳-磷-稀土合金成份，影響鍍層硬度和耐磨性能。
2.采用該工藝，其鍍層與基體結(jié)合力和耐蝕性較差，鍍層易產(chǎn)生變色和剝落的缺陷。
本發(fā)明的目的是為工、模、量具及高精密零件提供一種深冷處理及化學(xué)鍍鎳-磷-稀土合金的復(fù)合工藝。該工藝為被鍍件表面形成高硬度高耐磨和耐蝕的非晶態(tài)鎳-磷-稀土合金層且與基體組織牢固的結(jié)合。
本發(fā)明的主要技術(shù)特征是不經(jīng)過在沸水煮的以消除被處理件產(chǎn)生開裂的前處理，簡化了深冷處理過程，并用化學(xué)鍍非晶態(tài)鎳-磷-稀土合金處理取代深冷處理后的時(shí)效處理，在鋼件表面上形成一個(gè)化學(xué)鍍非晶態(tài)鎳-磷-稀土合金的自催化過程，從而使化學(xué)鍍順利進(jìn)行。
本發(fā)明組成如下1.深冷處理首先將被處理件用含氫氧化鈉10～15克/升，30～40℃的堿水刷洗除油去污，再經(jīng)沸水漂洗燙干的前處理，在10～60分鐘內(nèi)將被處理件在液氮面上預(yù)冷和侵入到低溫箱內(nèi)的液氮中降溫到液氮溫度。在液氮沸騰靜止時(shí)，開始計(jì)時(shí)，在液氮作用下，按2-8分/毫米計(jì)算被處理件均冷時(shí)間，當(dāng)均冷到工藝規(guī)定的時(shí)間時(shí)，將被處理件從液氮中取出，實(shí)現(xiàn)降溫處理。然后將被處理件迅速地侵入到自來水或小于50℃的溫水中，并在水中強(qiáng)烈攪動(dòng)，盡快地融掉被處理件表面結(jié)的冰霜，使被處理件的溫度恢復(fù)到室溫，實(shí)現(xiàn)溫度的復(fù)升處理。具有最大限度地減小殘留奧氏體和內(nèi)應(yīng)力，促使基體組織穩(wěn)定化。
2.超聲波清洗除油采用高效粉狀金屬清洗劑配成濃度為1～5%的水溶液、溫度為40～60℃時(shí)，清洗時(shí)間25～45分鐘，為除凈表面油脂、防止鍍層起皮剝落進(jìn)行兩次超聲清洗，最后用60℃以上的熱水沖洗。
3.浸酸除銹處理濃度為36～38%的鹽酸溶液與水的體積比為1∶1，六次甲基四胺的含量為5～8克/升，起緩蝕作用，在溫度40～50℃，浸蝕1～5分鐘。
4.表面活化處理在鹽酸濃度為3～7%的水溶液中，溫度為40～50℃時(shí)，活化處理3～5分鐘后，取出被處理件，先用大于60℃的熱水清洗，后用自來水清洗干凈。使被處理件具有活化表面和潔凈的金屬表面。
5.將被處理件在65～80℃的熱水槽中進(jìn)行預(yù)熱后可浸入酸性化學(xué)鍍液中施鍍，其溫度為75～90℃，PH值為3.8～5.1，鍍液成份如下硫酸鎳16～26克/升硫酸5～10毫升/升醋酸鈉13～16克/升檸檬酸鈉3～5克/升混合稀土0.02～0.1克/升次亞磷酸鈉15～27克/升按上述酸性化學(xué)鍍鎳-磷-稀土合金后，取出被處理件再用熱水漂洗燙干。新配制酸性化學(xué)鍍鎳-磷-稀土合金鍍液在連續(xù)使用2～3小時(shí)后要補(bǔ)加鍍液，以后每處理1～2小時(shí)還要補(bǔ)加一次鍍液，補(bǔ)加鍍液成份如下硫酸鎳5～13克/升醋酸鈉0.6～5克/升檸檬酸鈉0.8～6克/升混合稀土0.003～0.01克/升次亞磷酸鈉6～8克/升補(bǔ)加鍍液過程，先將補(bǔ)加鍍液各成份分別配成水溶液，并在70～80℃溫度下預(yù)熱，然后在攪拌條件下，分別按配方次序加入到原鍍液中，最后用氨水調(diào)其PH值為3.8～5.1。
經(jīng)此工藝處理的被處理件可獲得最大限度的降低時(shí)效效應(yīng)的基體組織和具有高硬度、耐磨和耐腐蝕的非晶態(tài)鎳-磷-稀土合金層，并與基體牢固地結(jié)合。
該工藝過程穩(wěn)定、投資少、見效快，無污染環(huán)境，是一種有實(shí)用價(jià)值的工藝方法。
實(shí)施例T12鋼制銼刀將除油去污的銼刀經(jīng)清洗和用沸水槽漂洗燙干后，在10～60分鐘內(nèi)，把銼刀放在液氮面上預(yù)冷，并在液氮里降溫到液氮溫度時(shí)，按2～8分/毫米計(jì)算均冷時(shí)間，當(dāng)達(dá)到工藝規(guī)定的時(shí)間時(shí)，從液氮中取出銼刀迅速地放在自來水或小于50℃的溫水中，并不斷地?cái)噭?dòng)以盡快地融掉銼刀表面結(jié)的冰霜，從而使銼刀的溫度恢復(fù)到室溫，實(shí)現(xiàn)了溫度復(fù)升處理。
其次用高效粉狀金屬清洗劑，配成濃度為1～5%的水溶液，溫度為40～60℃，清洗時(shí)間25-45分鐘，經(jīng)兩次超聲波清洗后，用60℃以上的熱水沖洗;用濃度為36～38%的鹽酸溶液與水體積比為1∶1，六次甲基四胺的含量為5～8克/升，在溫度40～50℃下，浸蝕1～5分鐘，在百分比濃度3～7%的鹽酸水溶液中，在40～50℃進(jìn)行活化處理3～5分鐘后，取出銼刀后，先用大于60℃的熱水清洗后用自來水清洗干凈。
最后將銼刀在65～80℃熱水槽中進(jìn)行預(yù)熱后，先進(jìn)行酸性化學(xué)鍍鎳-磷-稀土合金。在溫度75～90℃，PH值3.8～5.1的鍍液中施鍍10～40分鐘取出銼刀，用沸水漂洗燙干。
酸性鍍液成份及工藝條件硫酸鎳16～26克/升硫酸(比重1.84克/厘米3) 5～10毫升/升醋酸鈉13～16克/升檸檬酸鈉3～5克/升混合稀土0.02～0.1克/升次亞磷酸鈉15～27克/升溫度75～90℃PH(用氨水調(diào)PH值)3.8～5.1實(shí)施例2Or-W-Mn鋼制的螺紋環(huán)規(guī)1.深冷處理與實(shí)施例1相同。
2.表面前處理與實(shí)施例1相同。
3.酸性化學(xué)鍍與實(shí)施例1相同。但是，在進(jìn)行酸性化學(xué)鍍鎳-磷-稀土合金過程中，由于該鍍液連續(xù)使用時(shí)要消耗鍍液成份，因此新配制的鍍液連續(xù)工作2～3小時(shí)后需補(bǔ)加鍍液，以后每工作1～2小時(shí)需補(bǔ)加鍍液，其成份如下硫酸鎳5～13克/升醋酸鈉0.6～5克/升檸檬酸鈉0.8～6克/升混合稀土0.003～0.01克/升次亞磷酸鈉6～18克/升補(bǔ)加鍍液過程先將要補(bǔ)加的鍍液各成份分別配成水溶液，并在70～80℃溫度下預(yù)熱，然后在攪拌條件下，分別按配方次序加入到原鍍液中，最后用氨水調(diào)PH值在3.8～5.1之間。
權(quán)利要求
1.一種工、模、量具或高精度零件的深冷處理與化學(xué)鍍鎳-磷-稀土合金的復(fù)合工藝，其特征在于它由下列工序組成(1)深冷處理，(2)采用超聲波清洗、酸蝕及活化處理所作的前處理，(3)采用酸性化學(xué)鍍液進(jìn)行化學(xué)鍍非晶態(tài)鎳-磷-稀土合金，(4)酸性鍍液在連續(xù)使用時(shí)需補(bǔ)加鍍液。
2.按照權(quán)利要求1所述的復(fù)合工藝，其特征在于深冷處理工藝中的前處理是將被處理件用含有氫氧化鈉10～15克/升、30～40℃的堿水刷洗除油去污，再經(jīng)沸水清洗燙干，在10～60分鐘內(nèi)將被處理件在液氮面上預(yù)冷并在液氮里降溫到液氮溫度，在液氮作用下，按2～8分/毫米計(jì)算被處理件的均冷時(shí)間，當(dāng)均冷時(shí)間達(dá)到工藝規(guī)定的時(shí)間，從液氮中取出被處理件，迅速地投入小于50℃的水中并不斷攪動(dòng)，以盡快融掉被處理件表面的冰霜。
3.按照權(quán)利要求1所述的復(fù)合工藝，其特征在于前處理中采用(1)超聲波清洗除油清洗液為高效粉狀金屬清洗劑配成百分比濃度為1～5%的水溶液，在40～60℃下，清洗25～45分鐘，經(jīng)兩次超聲波清洗后，用60℃以上的熱水沖洗，(2)酸蝕除銹處理酸蝕溶液是含量36～38%的鹽酸與水體積比為1∶1，六次甲基四胺5～8克/升，在溫度40～50℃下，浸蝕1～5分鐘，(3)表面活化處理在溫度40～50℃、百分比濃度為3～7%的鹽酸水溶液中活化處理3～5分鐘，先用60℃以上熱水清洗后用自來水清洗干凈。
4.按照權(quán)利要求1所述的復(fù)合工藝，其特征在于酸性鍍液成份如下硫酸鎳16～26克/升硫酸5～10毫升/升醋酸鈉13～16克/升檸檬酸鈉3～5克/升混合稀土0.02～0.1克/升次亞磷酸鈉15～27克/升在酸性化學(xué)鍍液施鍍以前，將被處理件在65～80°的熱水槽中預(yù)熱，然后在溫度75～90℃、PH值為3.8～5.1的鍍液中進(jìn)行酸性化學(xué)鍍鎳-磷-稀土合金。
5.按照權(quán)利要求1、4所述的復(fù)合工藝，其特征在于新配制酸性鍍液在連續(xù)使用2～3小時(shí)要補(bǔ)加鍍液，以后每工作1～2小時(shí)還需補(bǔ)加鍍液，補(bǔ)加鍍液成份如下硫酸鎳5～13克/升醋酸鈉0.6～5克/升檸檬酸鈉0.8～6克/升混合稀土0.003～0.01克/升補(bǔ)加鍍液過程先將要補(bǔ)加鍍液各成份分別配成水溶液，并在70～80℃溫度下預(yù)熱，然后在攪拌條件下分別按配方次序加入到原鍍液中，最后用氨水調(diào)鍍液的PH值在3.8～5.1之間。
全文摘要
本發(fā)明為工、模、量具或高精密零件提供一種深冷處理及化學(xué)鍍鎳-磷-稀土合金的復(fù)合工藝。該工藝是通過深冷處理、超聲波清洗、酸蝕和表面活化等工序在零件表面上形成一個(gè)化學(xué)鍍鎳-磷-稀土的自催化過程，并取代深冷處理后的時(shí)效處理。經(jīng)該工藝處理的零件，能最大限度地降低時(shí)效效應(yīng)，在其表面形成耐磨、耐蝕的非晶態(tài)鎳-磷-稀土層，并與基體牢固的結(jié)合。
文檔編號(hào)C21D6/04GK1038841SQ88103758
公開日1990年1月17日 申請日期1988年6月18日 優(yōu)先權(quán)日1988年6月18日
發(fā)明者翟潤華, 張德永, 王鳳忠 申請人:黑龍江省機(jī)械工業(yè)研究所