一種碳鋼炒鍋耐蝕工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及金屬材料的腐蝕與防護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種碳鋼炒鍋耐蝕工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]碳鋼是指含碳量小于2.11%且不含有特意加入的合金元素的鋼。碳鋼的性能可以滿足一般零件和工具的使用要求，且價格低，產(chǎn)量大。但普通碳鋼耐蝕性較差，而碳鋼的表面處理對其防腐性能的優(yōu)劣起著極為重要的作用。目前，選用普通碳鋼材質(zhì)的炒鍋一般經(jīng)過氮化與黑化處理后制成炒鍋成品。
[0003]氮化處理是指在一定溫度下一定介質(zhì)中使氮原子滲入工件表層的化學(xué)熱處理工藝。經(jīng)氮化處理的制品具有優(yōu)異的耐磨性、耐疲勞性、耐蝕性及耐高溫的特性。大部分零件，可以使用氣體去油法去油后立刻滲氮。部分零件也需要用汽油清洗比較好，但在滲氮前之最后加工方法若采用拋光、研磨、磨光等，即可能產(chǎn)生阻礙滲氮的表面層，致使?jié)B氮后，氮化層不均勻或發(fā)生彎曲等缺陷。黑化處理現(xiàn)在常用的方法為堿性加溫發(fā)黑，發(fā)黑液的主要成分是氫氧化鈉和亞硝酸鈉，發(fā)黑溫度一般在135-155?之間；工藝步驟:1)清洗；2)脫脂:工件必須完全浸入脫脂液中；脫脂液濃度PH值12-14，處理時間5-15min，每過3_5分鐘上下抖動幾次，藥液濃度低于PH值12時補(bǔ)充脫脂粉；3)水洗；4)酸洗:酸洗液濃度pH值2-4，處理時間5-10min ；5)水洗；6)發(fā)黑:池液濃度pH值2.5-3.5，處理時間5-lOmin煮沸；7)水洗;8)吹干。
[0004]經(jīng)氮化與黑化處理后的碳鋼炒鍋耐蝕性雖然有一定程度的提高，但經(jīng)5%鹽水浸泡腐蝕實(shí)驗(yàn)，仍不能超過25小時，因此使用時有諸多注意事項及弊端，如:使用后及時清潔，避免在高溫時清洗，易變形等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有碳鋼炒鍋存在的耐蝕性差的問題，本發(fā)明提供一種碳鋼炒鍋耐蝕工藝，經(jīng)該工藝處理后的碳鋼炒鍋強(qiáng)度和耐蝕性能顯著提高，經(jīng)5wt.%鹽水或氯化鐵溶液浸泡腐蝕實(shí)驗(yàn)，都能超過200小時。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0007]一種碳鋼炒鍋耐蝕工藝，該工藝包括如下步驟:
[0008](I)對沖壓成型的碳鋼炒鍋毛坯內(nèi)表面用100粒度砂布輪進(jìn)行砂光處理，以除去炒鍋內(nèi)表面的銹跡及雜質(zhì)；
[0009](2)對炒鍋內(nèi)表面進(jìn)行噴砂處理:在6個大氣壓條件下，首先用80目石英砂處理10?15分鐘，再用100目石英砂處理10?15分鐘；該步驟在達(dá)到炒鍋內(nèi)表面均勻的同時(表面晶粒度變小)，還能夠提高氧化處理的氮化層厚度和硬度，并降低氮化處理溫度。
[0010](3)氮化處理:氮化處理溫度400?500°C ;氮化處理具體過程為:將經(jīng)噴砂處理后的炒鍋置于氮化爐內(nèi)，將NH3氣直接輸進(jìn)400?500°C的氮化爐內(nèi)，保持10?30小時，使NH3氣分解為原子狀態(tài)的(N)氣與(H)氣而進(jìn)行滲氮處理，從而使碳鋼的表面產(chǎn)生耐磨和耐腐蝕的含氮化合物層，其厚度為0.03?0.04_，硬度HV1500?1800。
[0011](4)黑化處理:黑化處理采用堿性發(fā)黑處理工藝，發(fā)黑液的成分為氫氧化鈉和亞硝酸鈉，發(fā)黑液PH值為2.5?3.5，處理時間5?1min。
[0012](5)浸泡處理:將炒鍋加熱至100?300°C，然后浸入50?80°C的濃度2?20wt.%硫酸鈉水溶液中，浸泡時間0.5?2小時。
[0013](6)經(jīng)步驟(5)浸泡處理后的炒鍋取出用水沖洗，干燥后即得碳鋼炒鍋成品。
[0014]本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)及有益效果:
[0015]1、本發(fā)明首先對碳鋼炒鍋毛坯內(nèi)表面用100粒度砂布輪進(jìn)行砂光處理進(jìn)行砂光處理，去除炒鍋內(nèi)表面的氧化膜及雜質(zhì)；然后依次用80目和100目石英砂處理，使炒鍋內(nèi)表面達(dá)到表面均勻，同時提高炒鍋內(nèi)表面強(qiáng)度并提高耐蝕性，經(jīng)噴砂處理后的炒鍋內(nèi)表面呈現(xiàn)亞光現(xiàn)象。經(jīng)表面噴砂處理后，還能夠提高下一步氧化處理的氮化層厚度和硬度，并降低氮化處理溫度。氮化處理后，炒鍋再經(jīng)黑化處理和浸泡處理后進(jìn)一步提高炒鍋內(nèi)表面強(qiáng)度及耐蝕性。
[0016]2、本發(fā)明工藝處理后的碳鋼炒鍋，經(jīng)5wt.%鹽水或氯化鐵溶液浸泡腐蝕實(shí)驗(yàn)，200小時內(nèi)溶液清澈，沒有銹色。
【附圖說明】
[0017]圖1為實(shí)施例1制備的炒鍋經(jīng)100小時浸泡腐蝕實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
[0018]圖2為實(shí)施例2制備的炒鍋經(jīng)160小時浸泡腐蝕實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
[0019]圖3為實(shí)施例1制備的炒鍋經(jīng)360小時浸泡腐蝕實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
[0020]圖4為對比例I制備的炒鍋經(jīng)160小時浸泡腐蝕實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
[0021]圖5為對比例I制備的炒鍋經(jīng)360小時浸泡腐蝕實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
【具體實(shí)施方式】
[0022]以下結(jié)合附圖及實(shí)施例詳述本發(fā)明。
[0023]以下實(shí)施例和對比例中所述黑化處理采用常規(guī)堿性發(fā)黑處理工藝，發(fā)黑液的主要成分是氫氧化鈉和亞硝酸鈉，發(fā)黑溫度在135?155°C之間；具體過程為:(I)工件清洗后進(jìn)行脫脂處理，脫脂過程:工件完全浸入脫脂液中；脫脂液濃度PH值12?14，處理時間5?15min，每過3?5分鐘上下抖動幾次，藥液濃度低于pH12時補(bǔ)充脫脂粉；(2)水洗；(3)酸洗:酸洗液濃度pH值2?4，處理時間5?1min ； (4)水洗；(5)發(fā)黑:池液濃度pH值2.5?
3.5，處理時間5?1min煮沸；(6)水洗并吹干。
[0024]所述氮化處理過程為:將炒鍋置于氮化爐內(nèi)，將NH3氣直接輸進(jìn)一定溫度的氮化爐內(nèi)進(jìn)行滲氮處理，處理時間10?30小時。
[0025]實(shí)施例1
[0026]本實(shí)施例以Q235碳鋼為原料制備碳鋼炒鍋，具體過程如下:
[0027](I)碳鋼沖壓成型，對沖壓成型后的碳鋼炒鍋毛坯內(nèi)表面進(jìn)行砂光處理，除去炒鍋內(nèi)表面的銹跡及雜質(zhì)；
[0028](2)對炒鍋內(nèi)表面進(jìn)行噴砂處理:在6個大氣壓條件下，(3)氮化處理:氮化處理溫度400°C，炒鍋內(nèi)表面產(chǎn)生的含氮化合物層，其厚度為0.035mm，硬度Hv為1700。
[0029](4)黑化處理；
[0030](5)浸泡處理:將炒鍋加熱至200°C,然后浸入80°C的濃度5wt.%硫酸鈉水溶液中，浸泡時間30min。
[0031](6)經(jīng)步驟(5)浸泡處理后的炒鍋取出用水沖洗，干燥后即得碳鋼炒鍋成品。
[0032]對比例I
[0033]本例為現(xiàn)有碳鋼炒鍋制備工藝，是以Q235碳鋼為原料，具體過程如下:
[0034](I)碳鋼沖壓成型，對沖壓成型后的碳鋼炒鍋毛坯內(nèi)表面進(jìn)行砂光處理，除去炒鍋內(nèi)表面的銹跡及雜質(zhì)；
[0035](2)氮化處理:氮化處理溫度600°C，炒鍋內(nèi)表面產(chǎn)生的含氮化合物層，其厚度為0.02mm,硬度 Hv 為 1300。
[0036](3)黑化處理；
[0037](4)經(jīng)黑化處理后的炒鍋取出用水沖洗，干燥后即得碳鋼炒鍋成品。
[0038]實(shí)施例2
[0039]本實(shí)施例以Q235碳鋼為原料制備碳鋼炒鍋，具體過程如下:
[0040](I)碳鋼沖壓成型，對沖壓成型后的碳鋼炒鍋毛坯內(nèi)表面進(jìn)行砂光處理，除去炒鍋內(nèi)表面的銹跡及雜質(zhì)；
[0041](2)對炒鍋內(nèi)表面進(jìn)行噴砂處理:在6個大氣壓條件下，首先用80目石英砂處理15分鐘，再用100目石英砂處理15分鐘，達(dá)到表面均勻；
[0042](3)氮化處理:氮化處理溫度480°C,炒鍋內(nèi)表面產(chǎn)生的含氮化合物層,其厚度為
0.04mm,硬度 Hv 為 1800。
[0043](4)黑化處理；
[0044](5)浸泡處理:將炒鍋加熱至250°C，然后浸入50°C的濃度18wt.%硫酸鈉水溶液中，浸泡時間I小時。
[0045](6)經(jīng)步驟(5)浸泡處理后的炒鍋取出用水沖洗，干燥后即得碳鋼炒鍋成品。
[0046]將上述實(shí)施例1-2及對比例制備的碳鋼炒鍋進(jìn)行浸泡腐蝕實(shí)驗(yàn)，即將炒鍋在室溫5wt.%KNaCl水溶液中浸泡處理。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用本發(fā)明工藝制備的炒鍋在200小時內(nèi)浸泡無銹蝕現(xiàn)象出現(xiàn)(實(shí)施例1浸泡100小時，如圖1 ;實(shí)施例2浸泡160小時，如圖2)，經(jīng)360小時浸泡出現(xiàn)輕微銹跡(圖3);而采用現(xiàn)有工藝(對比例I)制備的炒鍋經(jīng)160小時即出現(xiàn)明顯銹跡(圖4)，36小時嚴(yán)重銹蝕(圖5)。將炒鍋在室溫5wt.%的氯化鐵水溶液中浸泡處理，所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果與上述NaCl水溶液相同。
【主權(quán)項】
1.一種碳鋼炒鍋耐蝕工藝，其特征在于:該工藝包括如下步驟: (1)對沖壓成型的碳鋼炒鍋毛坯內(nèi)表面進(jìn)行砂光處理，以除去炒鍋內(nèi)表面的銹跡及雜質(zhì)； (2)對炒鍋內(nèi)表面進(jìn)行噴砂處理:在6個大氣壓條件下，首先用80目石英砂處理10?15分鐘，再用100目石英砂處理10?15分鐘； (3)氮化處理:氮化處理溫度400?500°C； (4)黑化處理； (5)浸泡處理:將炒鍋加熱至100?300°C，然后浸入50?80°C的濃度2?20wt.%硫酸鈉水溶液中，浸泡時間0.5?2小時。 (6)經(jīng)步驟(5)浸泡處理后的炒鍋取出用水沖洗，干燥后即得炒鍋成品。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳鋼炒鍋耐蝕工藝，其特征在于:步驟(I)中采用100粒度砂布輪進(jìn)行砂光處理。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳鋼炒鍋耐蝕工藝，其特征在于:步驟(3)氮化處理過程為:將經(jīng)噴砂處理后的炒鍋置于氮化爐內(nèi)，將NH3氣直接輸進(jìn)400?500°C的氮化爐內(nèi)進(jìn)行滲氮處理，處理時間10?30小時。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的碳鋼炒鍋耐蝕工藝，其特征在于:步驟(3)中，氮化處理后碳鋼內(nèi)表面產(chǎn)生含氮化合物層，其厚度為0.03?0.04mm，硬度Hvl500?1800。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳鋼炒鍋耐蝕工藝，其特征在于:步驟(4)中，黑化處理采用堿性發(fā)黑處理工藝，發(fā)黑液的成分為氫氧化鈉和亞硝酸鈉，發(fā)黑液PH值為2.5?3.5，處理時間5?1min。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種碳鋼炒鍋耐蝕工藝，屬于金屬材料的腐蝕與防護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。該工藝首先對沖壓成型的碳鋼炒鍋毛坯內(nèi)表面進(jìn)行砂光處理，然后通過噴砂處理達(dá)到炒鍋毛坯內(nèi)表面均勻光潔；再經(jīng)氮化處理和黑化處理后，將炒鍋在50～80℃的濃度為2～20wt.％硫酸鈉水溶液中浸泡0.5～2小時，炒鍋取出后經(jīng)水洗并干燥后，得炒鍋成品。經(jīng)該工藝處理后的碳鋼炒鍋強(qiáng)度和耐蝕性能顯著提高，經(jīng)5wt.％鹽水或氯化鐵溶液浸泡腐蝕實(shí)驗(yàn)，在200小時內(nèi)鹽水或氯化鐵溶液清澈，沒有銹色。
【IPC分類】C23C22/83, C23C8/02, C23C8/26, C23C22/62
【公開號】CN105506536
【申請?zhí)枴緾N201410505606
【發(fā)明人】王勝剛, 龍康
【申請人】中國科學(xué)院金屬研究所
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2014年9月26日