專利名稱：鈍化處理金屬熱加工工具的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種化學(xué)溶液處理金屬熱加工工具表面使其鈍化的方法。
對(duì)黑色金屬熱加工通常要在其變形溫度下進(jìn)行，例如鋼的變形溫度一般為1000-1300℃。工具對(duì)工件的變形力為幾公斤到幾萬噸。由于熱加工工具是用金屬鋼、鐵制成，而鋼與被加工工件屬同一類型，所以當(dāng)冷的工具與熱的被加工工件接觸時(shí)，工具溫度隨之逐漸升高。盡管在加工時(shí)有的采用對(duì)工具進(jìn)行冷卻，但由于工具對(duì)工件加工是在高溫高壓區(qū)，工件時(shí)而發(fā)生“掉肉”被粘結(jié)在工具表面，粘結(jié)后的工具在繼續(xù)使用時(shí)，就會(huì)使工件成品表面造成凹坑、結(jié)疤等缺陷，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使產(chǎn)品表面成為“樹皮狀”而無法使用。
為解決這一問題曾對(duì)工具表面作堆焊，工具表面強(qiáng)堿處理，工具自然銹蝕處理，工具中溫氧化法處理等試驗(yàn)，但都受到某些條件限制。
申請(qǐng)發(fā)明人曾在《機(jī)械制造》85(2)介紹一種軋管機(jī)軋輥表面進(jìn)行鍍涂處理的方法，提出以多種鉻酸鹽及鉻酐為侵蝕劑，再配合以硫化物，磷化物，氯化物，氟化物，溴化物等無機(jī)酸鹽作為活化劑的水處理溶液，將工具浸漬于溶液中，使工具表面被侵蝕，吸附，形成鈍化膜。在工具對(duì)工件進(jìn)行熱加工時(shí)，此膜即起到隔離作用，又因接觸200℃以上物體時(shí)，鈍化膜中的活化劑熔化成半液態(tài)狀，表現(xiàn)出良好的潤(rùn)滑性，當(dāng)鈍化膜破裂時(shí)，能很快地再覆蓋一層。從而部分解決了由工件″掉肉″而引起的工具粘鋼問題，延長(zhǎng)了工具使用壽命，并降低了能源消耗。
本發(fā)明首要目的是提供一種采用這種侵蝕原理的方法，使經(jīng)本發(fā)明處理過的工具表面既沉積一層鈍化膜，又由鈍化膜在通風(fēng)條件下對(duì)工具基體表面進(jìn)行侵蝕，而這一被侵蝕的厚度必須控制在既保證鈍化膜和被侵蝕層能阻止同類金屬在高溫高壓下不發(fā)生粘結(jié)。又不因被侵蝕層厚度過厚，使工具表面起殼、脫落影響工具尺寸精度。本發(fā)明的進(jìn)一步目的是提供采用此原理時(shí)的簡(jiǎn)便的操作方法，并實(shí)現(xiàn)對(duì)任何可見表面進(jìn)行局部鈍化處理。
本發(fā)明中使用的水處理溶液是以含鉻的無機(jī)化合物為侵蝕劑。如重鉻酸鉀、鉻酸鈉等鉻酸鹽或鉻酐等，在配合至少一種如硫酸、磷酸、氫囟酸和相對(duì)應(yīng)的鹽類及氟化氫鈉、溴化鉀等化合物及含硫、磷、氯、氟、溴等離子化合物，如果活化劑中不含鐵元素，還可適當(dāng)添加鐵屑，水處理溶液以重量計(jì)的組份為每1000份水，應(yīng)使用含鉻無機(jī)化合物30-300份，活化劑30-300份及必要時(shí)添加0-10份鐵屑。
使用上述水處理溶液對(duì)熱加工工具表面進(jìn)行鈍化處理時(shí)，除可按已公開的浸漬方法外，還可以采用更簡(jiǎn)便的方法，如在常溫下將水處理溶液采用噴涂或刷子涂敷于工具表面。噴涂或涂敷，浸漬了水處理溶液的熱加工工具在通風(fēng)條件下存放2-70天，即可將工具用來對(duì)金屬進(jìn)行熱加工。
在具體操作時(shí)，除用含有侵蝕劑和活化劑的混合水處理溶液處理工具以外，還可以將侵蝕劑與活化劑分別與水配制成相應(yīng)的溶液，現(xiàn)將活化劑水溶液處理工具表面，待晾干后再用只含有鉻無機(jī)化合物成份的水處理溶液處理工具表面，最后將工具在通風(fēng)條件下存放2-70天，即可將工具用來對(duì)金屬進(jìn)行熱加工，具有同樣的使用效果。
經(jīng)本發(fā)明的方法處理過的鋼制熱加工工具，其表面沉積一層鈍化膜，鈍化膜在通風(fēng)條件下對(duì)工具表面進(jìn)行侵蝕，產(chǎn)生多孔性的被侵蝕層，達(dá)到一定厚度，此鈍化膜和工具表面的被侵蝕層在與1000-1300℃的熱加工工件接觸時(shí)，由于鈍化膜與被侵蝕層隔離同類金屬的工具與工件直接接觸，達(dá)到既阻止同類金屬在高溫高壓下發(fā)生粘結(jié)，又因鈍化膜接觸200℃以上物體時(shí)活化劑熔化成半液態(tài)狀，起到良好的潤(rùn)滑作用，當(dāng)鈍化膜破裂時(shí)，能很快地再覆蓋一層，較好地消除了工件表面結(jié)疤、凹坑等缺陷，普遍提高了產(chǎn)品表面質(zhì)量一個(gè)等級(jí)，減少停機(jī)修復(fù)工件的時(shí)間，被侵蝕層硬度提高使工具表面耐磨性提高，延長(zhǎng)了工具使用壽命，提高車間作業(yè)率。由于水處理溶液可被全部使用，也不產(chǎn)生對(duì)環(huán)境造成污染的廢鈍化液。而對(duì)鐵制熱加工工具，由于多孔性被侵蝕層有良好的隔熱作用，大大緩解了熱加工工具的溫升，將減少和杜絕熱加工工具的“掉肉”情況。由于本發(fā)明處理方法可采用噴涂、涂敷等方法進(jìn)行，可實(shí)現(xiàn)對(duì)任何可見表面進(jìn)行局部處理。所以目前長(zhǎng)期工作在200℃以上環(huán)境的機(jī)械零件，為避免工件溫度升高，工件間發(fā)生粘結(jié)，而采用粉末冶金制造的零件或鋼制零件采用有污染源產(chǎn)生的鍍鉻的零件，如高速軸軸套、發(fā)動(dòng)機(jī)活塞環(huán)等都將逐步被采用本發(fā)明方法處理的鋼制零件(高速軸軸套內(nèi)壁、活塞環(huán)表面、也可處理缸套和缸體內(nèi)壁)替代。
本發(fā)明實(shí)質(zhì)上是向人們展現(xiàn)利用鈍化處理來實(shí)施對(duì)金屬表面腐蝕程度進(jìn)行控制的一個(gè)新例子。
以下介紹本發(fā)明上述內(nèi)容的若干實(shí)例。
例1在常溫下，先將50％磷酸噴涂于金屬熱加工工具表面待晾干后再將100克/千克的重鉻酸鈉溶液用刷子涂敷到工具表面，在通風(fēng)條件下存放70天，即可將工具用來對(duì)金屬進(jìn)行熱加工。
例2在室溫下，將鉻酸鈉100克，氟酸氫鈉100克溶于1000克水中，再加上10克鐵屑，制成鈍化處理溶液，將這處理溶液涂敷到工具表面，工具表面被侵蝕，吸附形成鈍化膜，在通風(fēng)條件下存放17天，即可將工具用來對(duì)金屬進(jìn)行熱加工。
例3在室溫下，將重鉻酸鉀和氯化亞鐵備100克溶于1000克水中制成鈍化水處理液，涂刷到工具表面，并存放在通風(fēng)條件下25天，即可將工具用來對(duì)金屬進(jìn)行熱加工。
例4在室溫下，將鉻酐300克，溴化鉀150克溶于1000克水中，加入2克鐵屑，制成水處理溶液，將水處理溶液用噴涂方法涂到工具表面，并在通風(fēng)條件下存放40天，即可將工具用來對(duì)金屬進(jìn)行熱加工。
例5在室溫下，將鉻酸鈉30克，硫酸銨300克，鐵屑2克溶于1000克水中作為一份，以若干份溶于廣口容器內(nèi)，將工具夾吊到容器內(nèi)進(jìn)行浸漬，浸漬后在通風(fēng)條件下存放35天，即可用來對(duì)金屬進(jìn)行熱加工。
權(quán)利要求
1.一種鈍化處理金屬熱加工工具的方法，采用重鉻酸鉀、鉻酸鈉等鉻酸鹽或鉻酐等含鉻的無機(jī)化合物作為侵蝕劑和至少一種含硫、磷、氯、氟、溴離子的無機(jī)酸和無機(jī)酸鹽作為活化劑的水處理溶液侵蝕工具表面而實(shí)現(xiàn)，其特征在于水處理溶液組成(重量份)為鉻的無機(jī)化合物30-300活化劑30-300鐵屑0-10水 1000用此水處理溶液侵蝕工具表面，在通風(fēng)條件下存放2-70天，使金屬表面有一層多孔性的侵蝕層和鈍化膜共同來阻止同類金屬在高溫高壓下發(fā)生粘結(jié)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所說的水處理溶液侵蝕工具表面時(shí)，可采用將水處理溶液涂敷于工具表面的方法。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所說的水處理溶液侵蝕工具表面時(shí)，可采用將水處理溶液噴涂于工具表面的方法。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所說的水處理溶液侵蝕工具時(shí)，可采用將工具浸泡于水處理溶液的方法。
5.如權(quán)利要求1至4之一所述的方法，其特征在于用水處理溶液侵蝕工具表面時(shí)，可采用先用含有鉻的無機(jī)化合物以外成份的水溶液處理工具表面待晾干后再用只含鉻的無機(jī)化合物成份的水溶液處理工具表面。
全文摘要
純化處理金屬熱加工工具的方法，其特點(diǎn)就是將硫、磷、氯、氟、溴，一種或幾種其他離子的化合物作重鉻酸鉀，鉻酸鈉等鉻酸鹽或鉻酐溶液的活化劑，配成鈍化液。在常溫下用噴、涂等方法，將鈍化液涂敷在金屬熱加工工具表面作鈍化處理。經(jīng)處理后，在工具表面沉積一層鈍化膜，在通風(fēng)條件下存放2-70天后，表面鈍化膜和多孔性被侵蝕層共同阻止同類金屬在高溫高壓下發(fā)生粘結(jié)。使用本方法不產(chǎn)生對(duì)環(huán)境造成污染的廢鈍化液。
文檔編號(hào)C23C22/05GK1153833SQ9611646
公開日1997年7月9日 申請(qǐng)日期1996年8月14日 優(yōu)先權(quán)日1996年8月14日
發(fā)明者龔譜芳 申請(qǐng)人:龔譜芳