一種碳鋼炒鍋耐蝕工藝的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及金屬材料的腐蝕與防護技術領域，具體涉及一種碳鋼炒鍋耐蝕工藝。
【背景技術】
[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劣起著極為重要的作用。目前，選用普通碳鋼材質的炒鍋一般經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中使氮原子滲入工件表層的化學熱處理工藝。經氮化處理的制品具有優異的耐磨性、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，即可能產生阻礙滲氮的表面層，致使滲氮后，氮化層不均勻或發生彎曲等缺陷。黑化處理現在常用的方法為堿性加溫發黑，發黑液的主要成分是氫氧化鈉和亞硝酸鈉，發黑溫度一般在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5%鹽水浸泡腐蝕實驗，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。
【發明內容】
[0005]為了克服現有碳鋼炒鍋存在的耐蝕性差的問題，本發明提供一種碳鋼炒鍋耐蝕工藝，經該工藝處理后的碳鋼炒鍋強度和耐蝕性能顯著提高，經5wt.%鹽水或氯化鐵溶液浸泡腐蝕實驗，都能超過200小時。
[0006]為實現上述目的，本發明的技術方案是:
[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表面用100粒度砂布輪進行砂光處理，以除去炒鍋內表面的銹跡及雜質；
[0009](2)對炒鍋內表面進行噴砂處理: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；該步驟在達到炒鍋內表面均勻的同時(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:將經噴砂處理后的炒鍋置于氮化爐內，將NH3氣直接輸進400?500°C的氮化爐內，保持10?30小時，使NH3氣分解為原子狀態的(N)氣與(H)氣而進行滲氮處理，從而使碳鋼的表面產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黑處理工藝，發黑液的成分為氫氧化鈉和亞硝酸鈉，發黑液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]本發明具有如下優點及有益效果:
[0015]1、本發明首先對碳鋼炒鍋毛坯內表面用100粒度砂布輪進行砂光處理進行砂光處理，去除炒鍋內表面的氧化膜及雜質；然后依次用80目和100目石英砂處理，使炒鍋內表面達到表面均勻，同時提高炒鍋內表面強度并提高耐蝕性，經噴砂處理后的炒鍋內表面呈現亞光現象。經表面噴砂處理后，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，炒鍋再經黑化處理和浸泡處理后進一步提高炒鍋內表面強度及耐蝕性。
[0016]2、本發明工藝處理后的碳鋼炒鍋，經5wt.%鹽水或氯化鐵溶液浸泡腐蝕實驗，200小時內溶液清澈，沒有銹色。
【附圖說明】
[0017]圖1為實施例1制備的炒鍋經100小時浸泡腐蝕實驗結果。
[0018]圖2為實施例2制備的炒鍋經160小時浸泡腐蝕實驗結果。
[0019]圖3為實施例1制備的炒鍋經360小時浸泡腐蝕實驗結果。
[0020]圖4為對比例I制備的炒鍋經160小時浸泡腐蝕實驗結果。
[0021]圖5為對比例I制備的炒鍋經360小時浸泡腐蝕實驗結果。
【具體實施方式】
[0022]以下結合附圖及實施例詳述本發明。
[0023]以下實施例和對比例中所述黑化處理采用常規堿性發黑處理工藝，發黑液的主要成分是氫氧化鈉和亞硝酸鈉，發黑溫度在135?155°C之間；具體過程為:(I)工件清洗后進行脫脂處理，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，將NH3氣直接輸進一定溫度的氮化爐內進行滲氮處理，處理時間10?30小時。
[0025]實施例1
[0026]本實施例以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表面進行砂光處理，除去炒鍋內表面的銹跡及雜質；
[0028](2)對炒鍋內表面進行噴砂處理:在6個大氣壓條件下，(3)氮化處理:氮化處理溫度400°C，炒鍋內表面產生的含氮化合物層，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表面進行砂光處理，除去炒鍋內表面的銹跡及雜質；
[0035](2)氮化處理:氮化處理溫度600°C，炒鍋內表面產生的含氮化合物層，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]實施例2
[0039]本實施例以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表面進行砂光處理，除去炒鍋內表面的銹跡及雜質；
[0041](2)對炒鍋內表面進行噴砂處理: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，達到表面均勻；
[0042](3)氮化處理:氮化處理溫度480°C,炒鍋內表面產生的含氮化合物層,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]將上述實施例1-2及對比例制備的碳鋼炒鍋進行浸泡腐蝕實驗，即將炒鍋在室溫5wt.%KNaCl水溶液中浸泡處理。實驗結果表明，采用本發明工藝制備的炒鍋在200小時內浸泡無銹蝕現象出現(實施例1浸泡100小時，如圖1 ;實施例2浸泡160小時，如圖2)，經360小時浸泡出現輕微銹跡(圖3);而采用現有工藝(對比例I)制備的炒鍋經160小時即出現明顯銹跡(圖4)，36小時嚴重銹蝕(圖5)。將炒鍋在室溫5wt.%的氯化鐵水溶液中浸泡處理，所得實驗結果與上述NaCl水溶液相同。
【主權項】
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表面進行砂光處理，以除去炒鍋內表面的銹跡及雜質； (2)對炒鍋內表面進行噴砂處理: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.根據權利要求1所述的碳鋼炒鍋耐蝕工藝，其特征在于:步驟(I)中采用100粒度砂布輪進行砂光處理。3.根據權利要求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:將經噴砂處理后的炒鍋置于氮化爐內，將NH3氣直接輸進400?500°C的氮化爐內進行滲氮處理，處理時間10?30小時。4.根據權利要求3所述的碳鋼炒鍋耐蝕工藝，其特征在于:步驟(3)中，氮化處理后碳鋼內表面產生含氮化合物層，其厚度為0.03?0.04mm，硬度Hvl500?1800。5.根據權利要求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黑處理工藝，發黑液的成分為氫氧化鈉和亞硝酸鈉，發黑液PH值為2.5?3.5，處理時間5?1min。
【專利摘要】本發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技術領域。該工藝首先對沖壓成型的碳鋼炒鍋毛坯內表面進行砂光處理，然后通過噴砂處理達到炒鍋毛坯內表面均勻光潔；再經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，炒鍋取出后經水洗并干燥后，得炒鍋成品。經該工藝處理后的碳鋼炒鍋強度和耐蝕性能顯著提高，經5wt.％鹽水或氯化鐵溶液浸泡腐蝕實驗，在200小時內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
【申請號】CN201410505606
【發明人】王勝剛, 龍康
【申請人】中國科學院金屬研究所
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2014年9月26日