一種新型防腐耐磨彩色鋼管的制備工藝的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種新型防腐耐磨彩色鋼管的制備工藝，屬于鋼管表面改性技術和熱處理【技術領域】。其主要技術特征是鋼管經過鋼管內外表面進行除油清洗處理、鋼管預熱處理、鋼管二次拋光處理、鋼管三次拋光處理和液體離子滲氮防腐耐磨熱處理工藝處理，再經過液體離子氧化著色、精細拋光處理后，在鋼管內外表面形成10μm～100μm的防腐耐磨層，防腐耐磨層主要由化合物層和含氮奧氏體層依次組成。鋼管材料為A3、Q235或其它碳素鋼，鋼管原始狀態可以是無縫鋼管，也可以是直縫焊接鋼管。本發明生產的鋼管有較高的耐腐蝕性能和耐磨性能，鋼管外表面可呈現銀白色、古銅色、黑色、海藍色等不同的顏色，可以代替含Cr、含Ni不銹鋼彩色鋼管。
【專利說明】一種新型防腐耐磨彩色鋼管的制備工藝
【技術領域】
[0001] 本發明屬于鋼管表面改性技術或鋼管表面熱處理【技術領域】，特別涉及一種新型防 腐耐磨彩色鋼管的制備工藝。
[0002] 本發明提供的防腐耐磨彩色鋼管，其機械性能符合國家相關標準，鋼管表面具有 較高的硬度和較強的防腐、耐磨性能，鋼管表面可呈現銀白色、古銅色、橘黃色、海藍色、墨 綠色、棕色和灰色等顏色。可以替代含Cr、含Ni不銹鋼彩色鋼管，可廣泛用于建筑裝飾、家 具、冷藏儲運、水運碼頭以及飲用水輸送、海水凈化等【技術領域】。
【背景技術】
[0003] 現行廣泛采用的民用建筑和工業鋼管多為碳素鋼管和不銹鋼鋼管。
[0004] 目前碳素鋼管極易腐蝕，使用壽命短；不銹鋼鋼管制備工藝復雜，造價較高，色彩 單一，裝飾性差。
[0005] 目前，我國民用建筑鋼管表面防腐耐磨及著色處理大多數采用鍍、涂、刷等工藝， 其鍍、涂、刷層不均勻，存在易脫落、防腐耐磨性能較差、表面硬度不高、易老化掉色等問題。
【發明內容】
[0006] 本發明的目的就在于克服現有鋼管存在的防腐耐磨性能差，表面光潔度和硬度不 高、色彩單一等問題。從而提供經液體離子防腐耐磨氮化和氧化著色復合處理的一種新型 防腐耐磨彩色鋼管的制備工藝。
[0007] 為達到上述目的，本發明可通過以下技術方案來實現：
[0008] -種新型防腐耐磨彩色鋼管的制備工藝，將普通鋼管制成防腐耐磨彩色鋼管的方 法和步驟是：
[0009] (1)鋼管內外表面進行處理，鋼管內外表面進行除油、清洗、干燥處理；外表面進 行拋丸、拋光處理；
[0010] (2)鋼管預熱處理，將鋼管放置在電阻加熱爐中預熱，預熱溫度200?450°C，時間 10 ?lOOmin ;
[0011] ⑶鋼管均熱化處理，鋼管在中頻感應加熱液體離子滲氮爐中加熱均勻保溫，進行 鋼管均熱化處理，溫度400?550°C，時間10?120min ;
[0012] ⑷鋼管二次拋光處理；
[0013] (5)鋼管液體離子氮化處理，鋼管在中頻感應加熱液體離子滲氮爐中加熱處理，溫 度500?650°C，時間10?120min，形成Fe 3N、Fe4N、Fe3C耐磨化合物層和含氮奧氏體層抗 腐蝕過渡層組織；
[0014] (6)鋼管三次拋光處理；
[0015] (7)鈍化氧化處理，溫度200?400°C，時間10?30min，封閉鋼管表面空隙，形成 特別耐磨的Fe304化合物層。
[0016] (8)鋼管精細拋光處理，通過控制氧化膜厚度，鋼管的呈色面可呈現紅色、黃色、黑 色、藍色、綠色、棕色和灰色等不同顏色。
[0017] 把鋼管侵泡在CNCT1離子質量份數在28%?40%之間的液體介質中進行加熱處 理。
[0018] 鋼管原材料為A3、Q235或其它碳素鋼，鋼管原始狀態可以是無縫鋼管，也可以是 直縫焊接鋼管。
[0019] 經該工藝處理的鋼管內外表面設有防腐耐磨層，防腐耐磨層厚度為10?100 μ m， 防腐耐磨層主要由耐磨性較好的Fe3N、Fe4N、Fe3C、Fe 304化合物層和防腐蝕性能較好的含氮 奧氏體層依次組成。
[0020] 鋼管的呈色面可呈現復色如銀白色、古銅色、橘黃色、海藍色、墨綠色、棕色和灰色 等顏色。
[0021] 本發明與現有技術相比所具有的優點是：制備工藝簡單，經過本發明處理后的鋼 管表面具有較好的防腐、耐磨性能，鋼管表面永不掉色。通過調節工藝參數和通過精細拋光 控制氧化膜厚度，可以調節鋼管表面的防腐性能、耐磨性能和鋼管表面的色彩。本發明防腐 耐磨彩色鋼管還具有較好的機械性能，經測試，機械性能完全符合國家有關標準。可以替代 含Cr、含Ni不銹鋼鋼管，可廣泛用于建筑裝飾、家具、冷藏儲運、水運碼頭、飲用水輸送、海 水凈化等【技術領域】
[0022] 本發明將鋼管經過液體離子氮化熱處理工藝處理后，鋼管表面形成10?100 μ m 的防腐耐磨層，該防腐耐磨層主要由Fe3N、Fe4N、Fe3C、Fe 304化合物層和含氮奧氏體層組織 組成。
[0023] 本發明用作鋼管的管坯的材料為A3、Q235或其它碳素鋼，鋼管原始狀態可以是無 縫鋼管，也可以是直縫焊接鋼管。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024] 附圖是本發明一種實施例結構示意圖。
[0025] 1-化合物層、2-含氮奧氏體層、3-鋼管、4-呈色面。
【具體實施方式】
[0026] 現結合附圖以具體實施例對本發明做進一步詳細說明：
[0027] 實施例一：
[0028] -種新型防腐耐磨彩色鋼管的制備工藝，將鋼管3的呈色面4制成銀白色鋼管的 方法和步驟是：
[0029] -、鋼管3內表面進行除油、清洗、干燥處理：外表面進行拋丸、拋光處理；
[0030] 二、鋼管3預熱處理，在電阻爐中預熱，溫度350°C，時間50min ;
[0031] 三、鋼管3均熱處理，鋼管3在中頻感應加熱液體離子滲氮爐（型號XIAN-TM-001) 中加熱均勻保溫，進行鋼管均熱化處理，溫度450°C，時間30min ;
[0032] 四、鋼管3拋光處理；
[0033] 五、鋼管3液體離子氮化處理，鋼管3在中頻感應加熱液體離子滲氮爐（型號 XIAN-TM-002)中加熱處理，溫度650°C，時間50min，形成Fe3N、Fe4N、Fe 3C耐磨化合物層1和 含氮奧氏體層2的抗腐蝕過渡層組織；
[0034] 六、鋼管3拋光處理；
[0035] 七、鈍化氧化著色處理，溫度400°C，時間30min，封閉鋼管3表面空隙，形成特別耐 磨的Fe304化合物層1。
[0036] 八、鋼管精細拋光處理，鋼管3拋光處理后，通過精細拋光控制氧化膜厚度，鋼管3 的呈色面4可呈現紅色、黃色、黑色、藍色、綠色、棕色和灰色等不同顏色。氧化膜的厚度一 般在200?400nm。氧化膜較薄，呈現藍色或棕色；中等厚度的氧化膜，呈現金黃色或紅色； 較厚的氧化膜，呈現綠色甚至是黑色。
[0037] 制成銀白色鋼管的氧化膜的厚度一般在200_250nm。
[0038] 實施例二：
[0039] -種新型防腐耐磨彩色鋼管的制備工藝，將鋼管3制成古董色鋼管的方法和步驟 是：
[0040] 一、鋼管3內表面進行除油、清洗、干燥處理：外表面進行拋丸、拋光處理。
[0041] 二、鋼管3預熱處理：在電阻爐中預熱，溫度350°C，時間50min。
[0042] 三、鋼管3均熱處理：鋼管3在中頻感應加熱液體離子滲氮爐（型號XIAN-TM-001) 中加熱均勻保溫，進行鋼管3均熱化處理，溫度470°C，時間30min。
[0043] 四、鋼管3拋光處理：
[0044] 五、鋼管3液體離子氮化處理：鋼管在中頻感應加熱液體離子滲氮爐（型號 XIAN-TM-002)中加熱處理，溫度670°C，時間50min，形成Fe3N、Fe4N、Fe 3C耐磨化合物層1和 含氮奧氏體層2的抗腐蝕過渡層組織。
[0045] 六、鋼管3拋光處理：
[0046] 七、鈍化氧化著色處理：溫度450°C，時間30min，封閉鋼管3表面空隙，形成特別耐 磨的Fe304化合物層1。
[0047] 八、鋼管精細拋光處理，鋼管3拋光處理后，通過精細拋光控制氧化膜厚度，鋼管3 的呈色面4可呈現紅色、黃色、黑色、藍色、綠色、棕色和灰色等不同顏色。氧化膜的厚度一 般在200?400nm。氧化膜較薄，呈現藍色或棕色；中等厚度的氧化膜，呈現金黃色或紅色； 較厚的氧化膜，呈現綠色甚至是黑色。
[0048] 制成古銅色鋼管的氧化膜的厚度一般在300_350nm。
[0049] 本發明采用液體離子滲氮工藝，對鋼管3表面進行防腐耐磨處理和氧化著色處 理。該工藝是把鋼管3侵泡在CNCT 1離子質量分數在28%?40%之間的液體介質中進行熱 處理，形成10?100 μ m的防腐耐磨氮化層，防腐耐磨層由化合物層1和含氮奧氏體層2過 渡層依次組成。鋼管3原材料為A3、Q235或碳素鋼，鋼管原始狀態可以是無縫鋼管，也可以 是直縫焊接鋼管。
[0050] 防腐耐磨處理后的鋼管3表面經液體離子氧化著色工藝處理并精細拋光后，外表 面可呈現紅色、黃色、黑色、藍色、綠色、棕色和灰色等不同顏色。
[0051] 鋼管3經過表面氧化著色處理后所顯示出的各種色彩并非形成有色的表面覆蓋 層，而是鋼管3表面形成的無色透明氧化膜對光的干涉色。這種彩色現象是鋼管3氧化膜 表面上的反射光線與通過表面氧化膜折射后的光干涉產生的。也就是說氧化膜表面上的反 射光和經過氧化膜折射后的光，與金屬基體面上的反射光通過光干涉現象相互加強時，則 對應于該波長光的色彩加強，我們肉眼就看到了符合于該波長的色彩。根據上述光干涉原 理可知，如果表面氧化膜的成分改變，就會改變其折射率，即使表面膜厚度相同，而干涉色 的色調也會發生變化。表面氧化膜成分相同時，即使光線的折射率一樣，如若改變氧化膜厚 度也會顯示不同的色彩。通常薄氧化膜顯示藍色或棕色，中等厚度氧化膜則顯示金黃色或 紅色，厚氧化膜則呈綠色或黑色。
[0052] 本發明用作熱處理的熱處理爐是中頻感應加熱液體離子滲氮爐（型號 XIAN-TM-001和型號XIAN-TM-002)。該加熱爐特點是加熱速度快、加熱溫度均勻。
[0053] 本發明用作加熱的熱處理爐爐膽采用不銹鋼/純鈦復合鋼板，保證滲氮液體的純 潔性。
[0054] 性能對比
[0055] 機械性能對比：見表1。
[0056] 表 1 機械性能對比：（Q235B，0 20X2mm)
[0057]
【權利要求】
1. 一種新型防腐耐磨彩色鋼管的制備工藝，其特征是，將普通鋼管制成防腐耐磨彩色 鋼管的方法和步驟是： ⑴鋼管內外表面進行處理，鋼管內外表面進行除油、清洗、干燥處理；外表面進行拋 丸、拋光處理； (2) 鋼管預熱處理，將鋼管放置在電阻加熱爐中預熱，預熱溫度200?450°C，時間 10 ?lOOmin ; (3) 鋼管均熱化處理，鋼管在中頻感應加熱液體離子滲氮爐中加熱均勻保溫，進行鋼管 均熱化處理，溫度400?550°C，時間10?120min ; (4) 鋼管二次拋光處理； (5) 鋼管液體離子氮化處理，鋼管在中頻感應加熱液體離子滲氮爐中加熱處理，溫度 500?650°C，時間10?120min，形成Fe 3N、Fe4N、Fe3C耐磨化合物層和含氮奧氏體層抗腐 蝕過渡層組織； (6) 鋼管三次拋光處理； (7) 鈍化氧化處理，溫度200?400°C，時間10?30min，封閉鋼管表面空隙，形成特別 耐磨的Fe304化合物層。 (8) 鋼管精細拋光處理，通過控制氧化膜厚度，鋼管的呈色面可呈現紅色、黃色、黑色、 藍色、綠色、棕色和灰色等不同顏色。
2. 如權利要求1所述的一種新型防腐耐磨彩色鋼管的制備工藝，其特征是：把鋼管侵 泡在CNCT1離子質量份數在28%?40%之間的液體介質中進行加熱處理。
3. 如權利要求1所述的一種新型防腐耐磨彩色鋼管的制備工藝，其特征是：鋼管原材 料為A3、Q235或其它碳素鋼，鋼管原始狀態可以是無縫鋼管，也可以是直縫焊接鋼管。
4. 如權利要求1所述的一種新型防腐耐磨彩色鋼管的制備工藝，其特征是：經該工藝 處理的鋼管內外表面設有防腐耐磨層，防腐耐磨層厚度為10?100 μ m，防腐耐磨層主要由 耐磨性較好的Fe3N、Fe4N、Fe3C、Fe 304化合物層和防腐蝕性能較好的含氮奧氏體層依次組成。
5. 如權利要求1所述的一種新型防腐耐磨彩色鋼管的制備工藝，其特征是：鋼管的呈 色面可呈現復色如銀白色、古銅色、橘黃色、海藍色、墨綠色、棕色和灰色等顏色。
【文檔編號】C23C8/38GK104195505SQ201410373490
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年7月26日 優先權日:2014年7月26日
【發明者】曹銀萍, 吳少旭, 何養民, 何子蛟 申請人:陜西鐵馬鑄鍛有限公司