一種用于鏈條零件的耐蝕表面處理方法
【專利摘要】本發明涉及鏈條零件的表面處理，特指一種用于鏈條零件上的耐蝕表面處理方法。本發明針對鏈條的鏈板、銷軸、套筒和滾子等零件，采用液態浸鋁和隨后的擴散處理獲得Fe-Al金屬間化合物耐蝕涂層。其工藝流程包括前處理、浸鍍鋁、擴散處理和隨后的淬火冷卻和回火；浸鍍鋁在720-750℃鋁液中浸鍍1-5min；在保護氣氛中中進行850-1000℃、30min-2h擴散退火。通過調整擴散處理溫度和時間，得到不同厚度的金屬間化合物耐蝕涂層。擴散處理后油冷淬火，隨后進行中溫400-450℃或低溫180-220℃，回火2h。本發明具有工藝簡便、成本低、涂層結合力強、適于小件批量生產等特點，可用于腐蝕環境下應用鏈條的生產，替代普通鏈條和不銹鋼鏈條，可提高性能、壽命和節約合金資源。
【專利說明】一種用于鏈條零件的耐蝕表面處理方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及鏈條零件的表面處理，特指一種用于鏈條零件上的耐蝕表面處理方法。
【背景技術】
[0002]鏈條產品是重要的機械基礎件，鏈條包含內外鏈板、銷軸、套筒、滾子等，它們使用的材料及熱處理工藝通常如下:內外鏈板為中碳鋼或中碳低合金鋼的淬火加中溫回火；銷軸、套筒和滾子通常采用低碳鋼或低碳低合金鋼的滲碳或碳氮共滲后淬火和低溫回火工藝，往往這種普通的鏈條在腐蝕環境下由于耐蝕性不夠，而早期失效；通常采用不銹鋼來制備鏈條零件，然而其主要的問題是使鏈條成本大大提高，且其強度和耐磨性不足等問題尚未很好地解決。
[0003]在原有鏈條材料的基礎上，通過表面處理，獲得基體具有所要求的強度、疲勞強度，同時表面涂層可起到耐腐蝕、耐磨的作用，是一個最有效的方法；采用液態浸鋁和隨后的擴散處理在鏈條零件表面獲得Fe-Al金屬間化合物涂層，使構件不僅保持原有的強度，表面還具有較高抗腐蝕性及耐磨性，可以適用于腐蝕環境下。
[0004]鏈條零件的Fe-Al耐磨涂層和制備工藝是通過液態浸鋁和擴散處理在零件表面獲得金屬間化合物涂層，隨后淬火和中溫或低溫回火獲得鋼基體的強韌化，這是鏈條制備的一種新方法，具有節能、節材、工藝簡便等優點，目前國內外尚未見鏈條零件的Fe-Al耐磨涂層和制備工藝的研究報道，具有創新性。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是為了解決普通鏈條產品在腐蝕環境下耐蝕不夠和不銹鋼鏈條成本過高等問題，采用鏈條零件的Fe-Al耐磨涂層及制備工藝，在鏈條零件表面獲得金屬間化合物涂層，具有節能、節材、工藝簡便等優點，可用于鏈條零件的表面的耐蝕處理。
[0006]Fe-Al金屬間化合物具有高的彈性模量、加工硬化率和比強度、耐高溫氧化、耐蝕性，可作為腐蝕環境下耐蝕材料，液態浸鋁是一種工藝簡單、適用于小件批量生產的工藝方法，與隨后的擴散處理配合可以方便在鋼表面獲得Fe-Al金屬間化合物涂層。
[0007]本發明采用液態浸鋁和隨后的擴散處理在鏈條零件上獲得Fe-Al金屬間化合物涂層，其工藝流程包括對鏈條零件前處理、浸鍍鋁及擴散處理和隨后的淬火冷卻和回火；浸鍍鋁在720-750°C鋁液中浸鍍l_5min ;在保護氣氛中進行850-10
00°C、30min-2h擴散退火，通過調整擴散處理溫度和時間，得到50-200 μπι厚度的Fe-Al金屬間化合物涂層；擴散處理后油冷淬火，隨后進行中溫400-450°C或低溫180-220°C，回火2h，這樣可以既可以保證鏈條零件的鋼基體強度，也能獲得具有耐蝕的金屬間化合物表面涂層。
[0008]所述的鏈條零件包括內外鏈板、銷軸、套筒和滾子。
[0009]所述的對鏈條零件前處理指依次對鏈條零件進行堿洗、酸洗和助鍍。[0010]堿洗的步驟為:5-25wt%Na0H水溶液中40_80°C去油5_15min，水洗。
[0011]酸洗的步驟為:3-20wt %HC1水溶液中40-60°C除銹5_15min，水洗。
[0012]助鍍的步驟為:將鏈條零件浸入溫度70_80°C的5-10wt %NaCl +3_15wt %KF (質量分數)的水溶液中助鍍10-20min，然后烘干。
[0013]所述保護氣氛為氬氣。
[0014]采用液態浸鋁及隨后的擴散處理在鏈條零件表面獲得Fe-Al金屬間化合物涂層，經裝配所獲鏈條具有與普通鏈條相同的力學性能和較優的耐蝕性(相同工況條件下耐蝕性提高20%-25%)，與不銹鋼鏈條相比具有相同的耐蝕性和較優力學性能(提高5%-10%)，具有節能、節材、工藝簡便、生產效率高、涂層結合力強，適用小件批量生產。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1鏈條零件表面的金屬間化合物涂層的形貌和XRD分析結果；處理結果顯示零件表面存在100 μ m左右的白亮色鍍層，根據XRD分析，主要為FeAl和Fe3Al的金屬間化合物層。
【具體實施方式】
[0016]實施例1
對08B滾子鏈20CrMnTi鋼銷軸進行前處理:表面滾光后，10wt%Na0H水溶液60 V去油lOmin，水洗；5wt%HCl水溶液40 V除銹lOmin，水洗；將銷軸浸入溫度為80°C的10wt%NaCl+15wt%KF的水溶液中助鍍lOmin，烘干；浸入到720 V的熔融鋁液中浸鍍5min，取出后空冷至室溫；在氬氣下，850°C擴散處理2h，得到87μπι的金屬間化合物涂層；對擴散后的銷軸零件進行油淬，隨后200°C回火保溫2h后冷卻。
[0017]實施例2
對16A滾子鏈40Cr鋼鏈板進行前處理:表面滾光后，20wt%Na0H水溶液50 V去油12min，水洗；8wt%HCl水溶液50 V除銹8min，水洗；將鋼件浸入溫度70 V的5wt%NaCl+3wt%KF的水溶液中助鍍20min，烘干；浸入到750°C的熔融鋁液中浸鍍lmin，取出后空冷至室溫；在保護氣氛氬氣下，900°C擴散處理1.5h，得到165 μ m的金屬間化合物涂層；對擴散后的連扳直接油淬，隨后400°C回火保溫2h后冷卻。
[0018]實施例3
對20A滾子鏈20鋼套筒和滾子進行前處理:表面滾光后，15wt%NaOH水溶液60 V去油lOmin，水洗；20wt%HCl水溶液60 V除銹5min，水洗；將鋼件浸入溫度75 V的8wt%NaCl+9wt%KF的水溶液中助鍍15min，烘干；浸入到730°C的熔融鋁液中浸鍍3min，取出后空冷至室溫；在保護氣氛氬氣下，1000°C擴散處理30min，得到176 μ m的金屬間化合物涂層，隨后油淬并200°C回火保溫2h后冷卻。
【權利要求】
1.一種用于鏈條零件上的耐蝕表面處理方法，包括對鏈條零件前處理、浸鍍鋁及擴散處理和隨后的淬火冷卻和回火；其特征在于:在保護氣氛中進行850-1000°C、30min-2h擴散退火，通過調整擴散處理溫度和時間，得到50-200 μ m厚度的Fe-Al金屬間化合物涂層；擴散處理后油冷淬火，隨后進行中溫400-450°C或低溫180-220°C，回火2h，既可以保證鏈條零件的鋼基體強度，也能獲得具有耐蝕的金屬間化合物表面涂層。
2.如權利要求1所述的一種用于鏈條零件上的耐蝕表面處理方法，其特征在于:所述的鏈條零件包括內外鏈板、銷軸、套筒和滾子。
3.如權利要求1所述的一種用于鏈條零件上的耐蝕表面處理方法，其特征在于:所述的浸鍍鋁指在720-750°C鋁液中浸鍍l-5min。
4.如權利要求1所述的一種用于鏈條零件上的耐蝕表面處理方法，其特征在于:所述的對鏈條零件前處理指依次對鏈條零件進行堿洗、酸洗和助鍍。
5.如權利要求4所述的一種用于鏈條零件上的耐蝕表面處理方法，其特征在于:堿洗的步驟為:5-25wt%NaOH水溶液中40_80°C去油5_15min，水洗。
6.如權利要求4所述的一種用于鏈條零件上的耐蝕表面處理方法，其特征在于:酸洗的步驟為:3-20wt %HC1水溶液中40-60°C除銹5-15min，水洗。
7.如權利要求4所述的一種用于鏈條零件上的耐蝕表面處理方法，其特征在于:助鍍的步驟為:將鏈條零件浸入溫度70-80°C的5-lOwt %NaCl +3-15wt %KF的水溶液中助鍍10-20min,然后烘干。
8.如權利要求1所述的一種用于鏈條零件上的耐蝕表面處理方法，其特征在于:所述保護氣氛為氬氣。
【文檔編號】C23C2/28GK103628015SQ201310558410
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年11月12日 優先權日:2013年11月12日
【發明者】王樹奇, 張秋陽, 廖遠祿, 陳康敏, 崔向紅, 周銀 申請人:江蘇大學