一種鐵基粉末冶金零件表面滲硫工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及表面處理的化學(xué)滲硫技術(shù)，特別地涉及一種鐵基粉末冶金零件表面室溫化學(xué)滲硫工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]鐵基粉末冶金零件強(qiáng)度、硬度高，耐磨性好、價(jià)格便宜，已在汽車摩擦副和液壓件領(lǐng)域得到廣范應(yīng)用。但在乏油潤(rùn)滑工況下，未處理的鐵基粉末冶金零件表面易發(fā)生黏著磨損甚至咬合，極大限制了其使用性能和壽命。
[0003]傳統(tǒng)的滲硫工藝含有氰化物等環(huán)境有害物質(zhì)，工藝可控性差，難以生成穩(wěn)定的滲硫?qū)?，在工業(yè)生產(chǎn)中逐漸被淘汰。目前常用滲硫工藝成功解決了有害環(huán)境問(wèn)題，滲硫?qū)臃€(wěn)定性得到提高，但也存在各種弊端。比如，氣體滲硫法因氣氛容易進(jìn)入孔隙內(nèi)部造成滲層變形大，穩(wěn)定性較差；電解滲硫法和離子滲硫法工藝復(fù)雜、成本較高。相比較而言，液體滲硫法滲層穩(wěn)定、工藝可控性好，且對(duì)設(shè)備要求不高，便于推廣，但由于粉末冶金零件所特有的多孔結(jié)構(gòu)，液體滲硫處理時(shí)滲劑中的酸、堿等腐蝕性溶液滲入孔隙后難以清除，由內(nèi)向外腐蝕，易造成硫化層出現(xiàn)斑點(diǎn)、鼓泡或剝落。通常采用封閉孔隙如噴砂、拋丸、整形、浸漬石蠟或樹脂等方法解決，滲層質(zhì)量和穩(wěn)定性有一定提高，但也不同程度的存在適用性差、滲劑污染、工藝復(fù)雜、成本較高等問(wèn)題。專利201010003649.0對(duì)硫化材料表面氧化處理，生成一層致密Fe304，防腐性有一定提高，但仍不能從根本上解決孔隙中殘留滲劑對(duì)材料的腐蝕，材料性能和使用壽命不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明是為避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處，提供一種鐵基粉末冶金零件表面滲硫工藝，目的是通過(guò)滲硫預(yù)處理、滲硫處理和滲硫后處理，在鐵基粉末冶金零件表層生成一層FeS固體潤(rùn)滑層，利用FeS固體潤(rùn)滑層在摩擦過(guò)程中持續(xù)分解轉(zhuǎn)移和鐵基粉末冶金零件特有的儲(chǔ)油性能，形成穩(wěn)定的液-固協(xié)同潤(rùn)滑效應(yīng)，有效降低摩擦因數(shù)，提高乏油工況條件下的抗黏著抗咬合性能。
[0005]本發(fā)明所解決的技術(shù)問(wèn)題采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0006]本發(fā)明鐵基粉末冶金零件表面滲硫工藝的特點(diǎn)是按如下步驟進(jìn)行:
[0007]步驟1:滲硫預(yù)處理:對(duì)于待處理零件采用丙酮擦拭，并經(jīng)超聲波清洗十分鐘后除油；用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%的稀鹽酸作為活化劑室溫下浸泡活化30秒，再用蒸餾水清洗，去除活化劑；隨后經(jīng)烘干去除零件表面的殘留水分；
[0008]步驟2:滲硫處理:在室溫下將預(yù)處理后的零件放入化學(xué)滲劑中進(jìn)行滲硫，滲硫時(shí)間為15?45分鐘；化學(xué)滲劑按體積比的配方為:
[0009]Na2S03:55% ?60% ；Na 2S203.5H20:8% ?10% ;
[0010]C4H606:21%~ 23% ;FeS04.7H20:10% ;緩蝕劑:1%?2% ;
[0011]化學(xué)滲劑的配液濃度分別為:
[0012]Na2S03為:(78 ?829) g/L ；Na 2S203.5H20 為:(6 ?10) g/L ；
[0013]C4H606為:(28 ?30) g/L ；FeS0 4.7H20 為:(9 ?12) g/L。
[0014]步驟3:滲硫后處理:將滲硫后的零件超聲波清洗十分鐘，并用80°C熱風(fēng)吹干；再進(jìn)行真空浸漬32號(hào)機(jī)油，油溫為100°C，真空氣壓值不大于8KPa，浸油時(shí)間為0.5小時(shí)。
[0015]本發(fā)明鐵基粉末冶金零件表面滲硫工藝的特點(diǎn)也在于:所述的緩蝕劑為若丁、烏洛托品、粗吡啶中的一種或幾種任意組合。
[0016]本發(fā)明鐵基粉末冶金零件表面滲硫工藝的特點(diǎn)也在于:所制得的表面滲硫鐵基粉末冶金零件的滲硫?qū)雍穸葹? μ m?9 μ m。
[0017]本發(fā)明原理是采用室溫化學(xué)滲硫，滲硫處理可看成是一個(gè)微觀腐蝕電池的過(guò)程。在活性的微陽(yáng)極區(qū)，金屬Fe失去電子而發(fā)生氧化溶解反應(yīng)生產(chǎn)Fe2+，在活性的微陰極區(qū)，滲劑中的S2032分解生產(chǎn)S 2，隨著金屬表面附近的S2和Fe 2+不斷的增多，發(fā)生成膜反應(yīng):
[0018]Fe2++S2 = FeS
[0019]生成的FeS沉淀在鐵基粉末冶金零件表面形成具有一定厚度的滲層。FeS具有密排六方多層孔狀結(jié)構(gòu)，具有低剪切強(qiáng)度，塑性流變能力強(qiáng)，且疏松易儲(chǔ)存潤(rùn)滑介質(zhì)，是一種減摩性能優(yōu)異的固體潤(rùn)滑劑。
[0020]本發(fā)明的化學(xué)滲劑配方中，以Na2S203.5Η20起到穩(wěn)定劑的作用，用于避免滲劑的過(guò)快分解，提高化學(xué)滲劑的穩(wěn)定性；酒石酸(^606是一種絡(luò)合劑，可有效調(diào)節(jié)滲硫速度，控制滲層厚度，改善滲層性能；無(wú)水亞硫酸鈉為白色結(jié)晶狀粉末，易溶于水呈堿性，S032 +H20 =HS03 +0H，與滲劑中的酸性H+發(fā)生反應(yīng)，HS0 3 +H+= SO 2+H20，OH +H+= H20，用于調(diào)節(jié)滲劑的酸堿度呈弱酸性，減小滲劑腐蝕性；添加所述的緩蝕劑為若丁、烏洛托品、粗吡啶，更進(jìn)一步減小滲劑對(duì)鐵基粉末冶金零件孔隙的腐蝕。
[0021]與已有的技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn):
[0022]1、本發(fā)明通過(guò)在滲劑中添加亞硫酸鈉作為滲劑酸堿度調(diào)節(jié)劑，用于調(diào)節(jié)滲劑的酸堿度呈弱酸性，PH約為6.5左右，減小滲劑對(duì)粉末冶金零件孔隙的腐蝕；通過(guò)添加若丁、烏洛托品、粗吡啶中的一種或其組合作為緩蝕劑，明顯改善了多孔材料硫化處理時(shí)易腐蝕造成滲層剝落、使用壽命短的缺陷。
[0023]2、本發(fā)明利用生成的含硫固體潤(rùn)滑層和粉末冶金材料特有的儲(chǔ)油性能，使鐵基摩擦副在乏油工況下工作時(shí)能形成穩(wěn)定的液-固協(xié)同潤(rùn)滑效應(yīng)，有效降低摩擦因數(shù)，提高零件的耐磨性和抗黏著性。
[0024]3、本發(fā)明的室溫化學(xué)滲硫工藝簡(jiǎn)單可控，在室溫下即可生成性能穩(wěn)定可靠的滲硫?qū)樱哂泄?jié)約能源等特點(diǎn)，適于工業(yè)化生產(chǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1為本發(fā)明滲硫?qū)拥谋砻嫘蚊睸EM圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]實(shí)施例1:
[0027]本實(shí)施例所用鐵基粉末冶金零件采用現(xiàn)有粉末冶金工藝制得，如活塞、齒輪、內(nèi)外轉(zhuǎn)子、配油盤等，零件的密度通常在(6.4-7.5)g/cm3。
[0028]本實(shí)施例鐵基粉末冶金零件表面滲硫工藝是按如下步驟進(jìn)行:
[0029]步驟1:滲硫預(yù)處理:對(duì)于待處理零件采用丙酮擦拭，并經(jīng)超聲波清洗十分鐘后除油；用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%的稀鹽酸作為活化劑室溫下浸泡活化30秒，再用蒸餾水清洗，去除活化劑；隨后經(jīng)烘干去除零件表面的殘留水分；
[0030]步驟2:滲硫處理:在室溫下將預(yù)處理后的零件放入化學(xué)滲劑中進(jìn)行滲硫，滲硫時(shí)間為15分鐘；所述化學(xué)滲劑按體積比的配方為:
[0031]Na2S03:59%, Na2S203.5H20:8%, C4H606:21 %, FeSO 4.7H20:10%，緩蝕劑 2%0
[0032]化學(xué)滲劑的配液濃度分別為:
[0033]Na2S03:300g/L，Na 2S203.5H20:10g/L，C4H606:30g/L，F(xiàn)eSO 4.7H20:10g/L。
[0034]步驟3:滲硫后處理:將滲硫后的零件超聲波清洗十分鐘，并用80°C熱風(fēng)吹干；再進(jìn)行真空浸漬32號(hào)機(jī)油，油溫為100°C，真空氣壓值