CN105950834A - 一种不锈钢机加工制品的表面处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种既可提高表面的硬度、又可提高表面的耐腐蚀性的不锈钢机加工制品的表面处理工艺，其步骤为：先在保护气体为氮气、温度在1050℃‑1250℃之间的真空中退火；然后，在温度在500℃‑800℃之间、压力在100乇以下的真空中，采用NH4Cl或HCl进行表面活性化处理；接着，在温度在550℃以下、压力在300乇以下的真空中导入乙炔或氨气单独气体，或者，在真空中导入乙炔和氨气的混合气体进行碳氮共渗处理。本发明所述的表面处理工艺尤其适用于不锈钢防松自锁垫片。

Description

一种不锈钢机加工制品的表面处理工艺
技术领域
本发明涉及到一种金属表面处理工艺，具体涉及到一种不锈钢机加工制品的表面处理工艺。
背景技术
目前，对不锈钢防松自锁垫片的表面处理通常采用低温气体碳氮共渗或辉光离子氮化等方法，使得不锈钢防松自锁垫片的表面形成像碳化铬(Cr23C6)、氮化铬(CrN)的化合物，以增加所述垫片表面的硬度；然而，上述方法会使所述垫片表面形成致密氧化铬的铬含量降低，这样就降低了不锈钢的耐腐蚀性。事实上，很多垫片在使用中或使用前表面已生锈，不能满足既耐腐蚀又耐磨的使用要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种既可以提高表面的硬度、又可以提高表面的耐腐蚀性的不锈钢机加工制品的表面处理工艺。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：不锈钢机加工制品的表面处理工艺，其步骤为：将机加工得到的不锈钢制品依次进行退火处理、表面活性化处理、碳氮共渗处理；所述的退火处理、表面活性化处理和碳氮共渗处理均在真空中进行；在退火处理时，真空中的保护气体为氮气，温度控制在1050℃-1250℃之间，压力控制在300乇(乇即torr，1乇相当于1毫米水银柱的压强)以下；在表面活性化处理时，温度控制在500℃-800℃之间，压力控制在100乇以下，采用NH4Cl或HCl单独对所述机加工制品的表面进行处理，或者，采用NH4Cl和HCl对所述机加工制品的表面进行处理；在碳氮共渗处理时，温度控制在550℃以下，压力控制在300乇以下，在真空中导入乙炔或氨气单独气体，或者，在真空中导入乙炔和氨气的混合气体。
作为一种优选方案，在所述的不锈钢机加工制品的表面处理工艺中，在碳氮共渗处理过程中，在真空中导入乙炔和氨气时，调节这两种气体的相对流量，使得渗层中碳的分布离表面远一些，而氮元素靠近表面。
作为一种优选方案，在所述的不锈钢机加工制品的表面处理工艺中，在碳氮共渗处理时，温度控制在300℃-550℃之间。
作为一种优选方案，在所述的不锈钢机加工制品的表面处理工艺中，所述的不锈钢为奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢或双相不锈钢。
作为一种优选方案，在所述的不锈钢机加工制品的表面处理工艺中，所述的不锈钢机加工制品为不锈钢防松自锁垫片。
本发明的有益效果是：业内人士都知道，不锈钢垫片在加工成型以后，内部金相组织发生了很大变化，晶格畸变、晶粒被拉长，已经不是单一的奥氏体组织了，离平衡组织相去甚远，在对其表面进行处理时，很容易形成碳化物或氮化物，为此，本发明在表面处理前，对其在保护气体为氮气的真空环境中进行退火处理，以消除晶格畸变和晶粒变形，获得完全奥氏体组织，为后续的表面处理准备了平衡金相组织，并且，高温氮气分解可使少量氮原子均匀扩散到基体中，这少量固溶在奥氏体中的氮元素，可以提高基体的硬度，这对于防松自锁垫片的自锁功能很有帮助；另外，碳氮共渗的最大难点是处理前的不锈钢表面活性化处理，致密氧化铬的去除；本发明通过在真空环境下通过采用合适的还原剂在适中的温度很好地去掉了致密氧化铬，为后续的碳氮共渗处理作好了准备；本发明采用乙炔(C2H2)在低温渗碳时作为渗碳气体，既可防止炭黑的形成，能使金属表面保持光洁，而且，乙炔还作为碳元素的供给源；碳氮共渗处理后，金属表面没有化合物层。
实验证明，经过上述工艺处理后的不锈钢防松自锁垫片在拧松扭矩大于拧紧扭矩的前提下，耐中性盐雾试验的时间可以达到120小时以上。
附图说明
图1是采用本发明所述的表面处理工艺处理后的防松自锁垫片及自锁原理结构示意图。
图2是是盐雾试验后的表面状态对比图。
具体实施方式
下面结合附图，以不锈钢防松自锁垫片为例详细描述本发明所述的一种不锈钢机加工制品的表面处理工艺的具体实施方案：
本发明所述的一种不锈钢机加工制品的表面处理工艺，其步骤为：将机加工得到的不锈钢防松自锁垫片(以下简称防松自锁垫片)依次进行退火处理、表面活性化处理、碳氮共渗处理；所述的退火处理、表面活性化处理和碳氮共渗处理均在真空中进行；在退火处理时，真空中的保护气体为氮气，温度控制在1050℃-1250℃之间，压力控制在300乇(乇即torr，1乇相当于1毫米水银柱的压强)以下；表面活性化处理时，温度控制在500℃-800℃之间，压力控制在100乇以下，采用NH4Cl或HCl单独对防松自锁垫片的表面进行处理，或者，采用NH4Cl和HCl对所述机加工制品的表面进行处理；在碳氮共渗处理时，温度控制在300℃-550℃之间，压力控制在300乇以下，在真空中导入乙炔或氨气单独气体，或者，在真空中导入乙炔和氨气的混合气体。在本实施例中，所述的不锈钢为奥氏体不锈钢。
当然，本发明所述的不锈钢机加工制品的表面处理工艺对于马氏体不锈钢、双相不锈钢、碳钢或合金钢机加工制品都适用。
在实际应用时，在碳氮共渗处理过程中，可以在真空中导入乙炔和氨气时，调节这两种气体的相对流量，使得渗层中碳的分布离表面远一些，而氮元素靠近表面；为了防止活性化了的表面再次暴露在空气中，使得表面生成钝化膜，表面活性化处理和碳氮共渗处理必须在同一个设备中进行，不得暴露在大气环境下。
如图1所示，经过本发明所述的表面处理工艺处理过的防松自锁垫片，在被连接件3和螺钉1之间，有一对防松自锁垫片2。螺钉1的螺纹角度β要小于防松自锁垫片2的咬合面倾角α，在振动时，咬合面的转动使螺钉1产生拉应力，从而可有效地防止螺钉1松动。
由图2可以看出，一般的碳氮共渗方法处理的试样A和本发明处理的试样B的外观大相径庭；而且，其硬度和中性盐雾试验结果也差异明显，具体数据详见表1。
表1：不同条件下处理的样品的耐腐蚀及表面维氏硬度的关系
本发明可广泛适用于对需要兼备耐磨和耐腐蚀要求的医疗器械、石油化工机械、海洋船舶、桥梁铁道等各种应用场合的金属零部件进行表面处理，而不仅仅局限于对不锈钢防松自锁垫片。
综上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，凡依本发明权利要求范围所述的形状、构造、特征及精神所作的均等变化与修饰，均应包括在本发明的权利要求范围内。

Claims (6)

1.一种不锈钢机加工制品的表面处理工艺，其步骤为：将机加工得到的不锈钢制品依次进行退火处理、表面活性化处理、碳氮共渗处理；所述的退火处理、表面活性化处理和碳氮共渗处理均在真空中进行；在退火处理时，真空中的保护气体为氮气，温度控制在1050℃-1250℃之间；在表面活性化处理时，温度控制在500℃-800℃之间，压力控制在100乇以下，采用NH4Cl或HCl单独对所述机加工制品的表面进行处理，或者，采用NH4Cl和HCl对所述机加工制品的表面进行处理；在碳氮共渗处理时，温度控制在550℃以下，压力控制在300乇以下，在真空中导入乙炔或氨气单独气体，或者，在真空中导入乙炔和氨气的混合气体。
2.根据权利要求1所述的一种不锈钢机加工制品的表面处理工艺，其特征在于：在碳氮共渗处理过程中，在真空中导入乙炔和氨气时，调节这两种气体的相对流量，使得渗层中碳的分布离表面远一些，而氮元素靠近表面。
3.根据权利要求1所述的一种不锈钢机加工制品的表面处理工艺，其特征在于：在碳氮共渗处理时，温度控制在300℃-550℃之间。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的一种不锈钢机加工制品的表面处理工艺，其特征在于：所述的不锈钢为奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢或双相不锈钢。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的一种不锈钢机加工制品的表面处理工艺，其特征在于：所述的不锈钢机加工制品为不锈钢防松自锁垫片。
6.根据权利要求4所述的一种不锈钢机加工制品的表面处理工艺，其特征在于：所述的不锈钢机加工制品为不锈钢防松自锁垫片。
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