專利名稱：一種采用氣體多元共滲和電沉積復(fù)合技術(shù)對(duì)緊固件進(jìn)行表面處理的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及建筑工程緊固件制造加工領(lǐng)域，具體來講涉及一種采用氣體多元共滲
和電沉積復(fù)合技術(shù)對(duì)緊固件進(jìn)行表面處理的方法。
背景技術(shù)：
緊固件是工程中大量應(yīng)用的基礎(chǔ)零件。根據(jù)緊固件的力學(xué)性能要求不同，可以分 成多個(gè)等級(jí)，如4. 8級(jí)、8. 8級(jí)10. 9級(jí)等，級(jí)別越高緊固件力學(xué)性能要求也越高。在現(xiàn)代工 業(yè)生產(chǎn)中、很多工程應(yīng)用領(lǐng)域除了對(duì)緊固件提出高級(jí)別的力學(xué)性能要求外，對(duì)抗腐蝕性能 也提出非常高的要求。 例如在化工領(lǐng)域大量使用高強(qiáng)度緊固件，但是在實(shí)際使用過程中，這些緊固件必 然會(huì)與一些腐蝕性非常強(qiáng)的化學(xué)物質(zhì)接觸，所以緊固件并不是由于強(qiáng)度不夠失效，而是由 于防腐蝕性能不夠而失效。又如在海洋條件下服役的艦船上，大量使用各類不同強(qiáng)度級(jí)別 的緊固件，由于處在含鹽的海水環(huán)境下工作，也往往由于抗海水腐蝕性能不夠在很短時(shí)間 內(nèi)失效。 目前為提高緊固件防腐蝕性能，一般采用2種方法。 一種方法是采用化學(xué)方法在 緊固件表面得到一層化學(xué)轉(zhuǎn)移膜(例入常溫發(fā)黑、或高溫發(fā)黑等)。另一種方法是對(duì)緊固件 進(jìn)行表面電鍍鋅或者電鍍鉻處理。但是化學(xué)轉(zhuǎn)移膜與電鍍處理后的緊固件抗腐蝕性能并不 理想。評(píng)價(jià)材料的抗腐蝕性能優(yōu)劣，往往采用國(guó)家頒布的鹽霧試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行評(píng)定。經(jīng) 過電鍍鋅的緊固件一般經(jīng)過50-100小時(shí)左右的鹽霧試驗(yàn)表面就出現(xiàn)紅銹，電鍍鉻的緊固 件一般經(jīng)過120-150小時(shí)鹽霧試驗(yàn)表面出現(xiàn)紅銹。而經(jīng)過化學(xué)轉(zhuǎn)移膜處理的緊固件一般20 小時(shí)左右就會(huì)出現(xiàn)大量紅銹。采用這些方法均不能滿足化工環(huán)境、海洋環(huán)境工作條件要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決了上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題和不足，提供了一種提高緊固件強(qiáng)度和
耐腐蝕性，采用氣體多元共滲和電沉積復(fù)合技術(shù)對(duì)緊固件進(jìn)行表面處理的方法。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種采用氣體多元共滲和
電沉積復(fù)合技術(shù)對(duì)緊固件進(jìn)行表面處理的方法，包括如下步驟 ①、緊固件的初步加工處理將高強(qiáng)緊固件按照規(guī)定幾何尺寸加工，然后進(jìn)行拋丸 處理使其達(dá)到表面無氧化皮； ②、氣體多元共滲處理將經(jīng)過初步加工的緊固件置于多元共滲爐中，當(dāng)爐內(nèi)溫度 達(dá)到共滲溫度57(TC時(shí)，打開氨氣瓶，使氨氣通過管道進(jìn)入到多元共滲爐的內(nèi)部；同時(shí)打開 添加劑閥門，利用多元共滲滲劑氣體發(fā)生裝置使添加劑氣體也進(jìn)入到多元共滲爐的內(nèi)部； 添加劑為10%的二硫代蘇糖醇水溶液，且添加劑氣體與氨氣的用量按照每100毫升添加 劑，通入1. 5 2. 0立方米氨氣；在風(fēng)機(jī)的攪拌下共滲時(shí)間1. 5小時(shí)，使氣體混合均勻，分解 出活性N、C、S、0原子滲入到緊固件表面，使表面形成一層40-60微米的金屬間化合物層和
30.3毫米厚度的過度層； ③、電沉積鍍銅處理將經(jīng)過氣體多元共滲處理的緊固件進(jìn)行鍍銅處理，鍍銅溫 度為40-50°C ，陰極電流密度控制在2 3安/分米2，鍍液的HI值控制在11 12，鍍銅 時(shí)間為10分鐘；渡液成分中含有CuCN 30 35克/升、NaCN 5 8克/升、Na2C03 (碳酸 鈉)10 15克/升； 、電沉積鍍鎳處理將經(jīng)過氣體多元共滲和電沉積鍍銅處理后的緊固件進(jìn)行清
洗后再進(jìn)行鍍鎳處理，鍍鎳溫度為20 30°C，陰極電流密度控制在1 2安/分米2，鍍液
的ra值控制在4. 5 5. 5，鍍鎳時(shí)間為15分鐘；渡液成分中含有ZnCl2 40 50克/升、
NH4C1 280 320克/升、113803 20 30克/升、聚乙二醇2 3克/升；⑤、成品經(jīng)過上述步驟的處理后即可得到強(qiáng)度在450MPa 880MPa，2600小時(shí)不
出現(xiàn)銹蝕的緊固件成品。 本發(fā)明采用氣體多元共滲技術(shù)對(duì)通用的8. 8級(jí)螺栓進(jìn)行氣體多元共滲處理，得到 40-60微米的化合物層與0. 3毫米左右厚度的過度層。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行電鍍銅、電鍍鎳復(fù)合 處理。獲得力學(xué)性能滿足8. 8級(jí)高強(qiáng)緊固件標(biāo)準(zhǔn)，鹽霧試驗(yàn)達(dá)到2600小時(shí)不出紅銹的高抗 腐蝕性能的新型高強(qiáng)度與高防腐蝕性能的新型緊固件。 綜上所述，依照本發(fā)明方法進(jìn)行加工處理的緊固件不但性能滿足高強(qiáng)度的要求， 而且可以達(dá)到經(jīng)過2600小時(shí)鹽霧試驗(yàn)不出現(xiàn)紅銹抗腐蝕性能。


圖1是經(jīng)氣體多元共滲處理后緊固件及表面上形成的化合物層的金相組織圖；
圖2是經(jīng)過電沉積鍍銅、鍍鎳處理后緊固件表面的金相組織圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)說明一種采用氣體多元共滲 和電沉積復(fù)合技術(shù)對(duì)緊固件進(jìn)行表面處理的方法，包括如下步驟 ①、緊固件的初步加工處理將高強(qiáng)緊固件按照規(guī)定幾何尺寸加工，然后進(jìn)行拋丸 處理使其達(dá)到表面無氧化皮； ②、氣體多元共滲處理將經(jīng)過初步加工的緊固件置于多元共滲爐中，當(dāng)爐內(nèi)溫度 達(dá)到共滲溫度57(TC時(shí)，打開氨氣瓶，使氨氣通過管道進(jìn)入到多元共滲爐的內(nèi)部；同時(shí)打開 添加劑閥門，利用多元共滲滲劑氣體發(fā)生裝置使添加劑氣體也進(jìn)入到多元共滲爐的內(nèi)部； 添加劑為10%的二硫代蘇糖醇水溶液，且添加劑氣體與氨氣的用量按照每100毫升添加 劑，通入1. 5 2. 0立方米氨氣；在風(fēng)機(jī)的攪拌下共滲時(shí)間1. 5小時(shí)，使氣體混合均勻，分解 出活性N、C、S、0原子滲入到緊固件表面，使表面形成一層40-60微米的金屬間化合物層和 0.3毫米厚度的過度層；(見圖1) ③、電沉積鍍銅處理將經(jīng)過氣體多元共滲處理的緊固件進(jìn)行鍍銅處理，鍍銅溫 度為40-5(TC ，陰極電流密度控制在2 3安/分米2，鍍液的ra值控制在11 12，鍍銅 時(shí)間為10分鐘；渡液成分中含有CuCN 30 35克/升、NaCN 5 8克/升、Na2C03 (碳酸 鈉)10 15克/升； 、電沉積鍍鎳處理將經(jīng)過氣體多元共滲和電沉積鍍銅處理后的緊固件進(jìn)行清洗后再進(jìn)行鍍鎳處理，鍍鎳溫度為20 30°C ，陰極電流密度控制在1 2安/分米2，鍍液的
ra值控制在4. 5 5. 5，鍍鎳時(shí)間為15分鐘；渡液成分中含有ZnCl240 50克/升、朋4。1
280 320克/升、H3B03 20 30克/升、聚乙二醇2 3克/升；(見圖2) ⑤、成品經(jīng)過上述步驟的處理后即可得到強(qiáng)度在450MPa 880MPa， 2600小時(shí)不
出現(xiàn)銹蝕的緊固件成品。 以螺栓緊固件為測(cè)定對(duì)象，按照GB/10125-1997的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)試，測(cè)定
結(jié)果見表一。 表一 高強(qiáng)度、高防腐蝕性能螺栓性能測(cè)定結(jié)果
螺栓級(jí)別與處理方式材料強(qiáng)度極限(MPa)按照GB/10125-1997 標(biāo)準(zhǔn)鹽霧試驗(yàn)結(jié)果
4. 8級(jí)M16螺栓 氣體多元共滲+電沉積銅、鎳Q235大于4502600小時(shí)沒有出現(xiàn)紅銹； 保護(hù)級(jí)別10級(jí)
8. 8級(jí)M16螺栓 氣體多元共滲+電沉積銅、鎳35CrMoSi大于88Q2600小時(shí)沒有出現(xiàn)紅銹； 保護(hù)級(jí)別10級(jí)
權(quán)利要求
一種采用氣體多元共滲和電沉積復(fù)合技術(shù)對(duì)緊固件進(jìn)行表面處理的方法，其特征在于包括如下步驟①、緊固件的初步加工處理將高強(qiáng)緊固件按照規(guī)定幾何尺寸加工，然后進(jìn)行拋丸處理使其達(dá)到表面無氧化皮；②、氣體多元共滲處理將經(jīng)過初步加工的緊固件置于多元共滲爐中，當(dāng)爐內(nèi)溫度達(dá)到共滲溫度570℃時(shí)，打開氨氣瓶，使氨氣通過管道進(jìn)入到多元共滲爐的內(nèi)部；同時(shí)打開添加劑閥門，利用多元共滲滲劑氣體發(fā)生裝置使添加劑氣體也進(jìn)入到多元共滲爐的內(nèi)部；在風(fēng)機(jī)的攪拌下共滲時(shí)間1.5小時(shí)，使氣體混合均勻，分解出活性N、C、S、O原子滲入到緊固件表面，使表面形成一層40-60微米的金屬間化合物層和0.3毫米厚度的過度層；③、電沉積鍍銅處理將經(jīng)過氣體多元共滲處理的緊固件進(jìn)行鍍銅處理，鍍銅溫度為40-50℃，陰極電流密度控制在2～3安/分米2，鍍液的PH值控制在11～12，鍍銅時(shí)間為10分鐘；④、電沉積鍍鎳處理將經(jīng)過氣體多元共滲和電沉積鍍銅處理后的緊固件進(jìn)行清洗后再進(jìn)行鍍鎳處理，鍍鎳溫度為20～30℃，陰極電流密度控制在1～2安/分米2，鍍液的PH值控制在4.5～5.5，鍍鎳時(shí)間為15分鐘；⑤、成品經(jīng)過上述步驟的處理后即可得到強(qiáng)度在450MPa～880MPa，2600小時(shí)不出現(xiàn)銹蝕的緊固件成品。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述采用氣體多元共滲和電沉積復(fù)合技術(shù)對(duì)緊固件進(jìn)行表面處理 的方法，其特征在于所述添加劑為10%的二硫代蘇糖醇水溶液，且添加劑氣體與氨氣的 用量按照每100毫升添加劑，通入1. 5 2. 0立方米氨氣。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述采用氣體多元共滲和電沉積復(fù)合技術(shù)對(duì)緊固件進(jìn)行表面處理 的方法，其特征在于所述電沉積鍍銅步驟中渡液成分中含有CuCN30 35克/升、NaCN 5 8克/升、Na2C03 10 15克/升。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述采用氣體多元共滲和電沉積復(fù)合技術(shù)對(duì)緊固件進(jìn)行表面處理 的方法，其特征在于所述電沉積鍍鎳步驟中渡液成分中含有ZnCl240 50克/升、NH4C1 280 320克/升、H3B03 20 30克/升、聚乙二醇2 3克/升。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種采用氣體多元共滲和電沉積復(fù)合技術(shù)對(duì)緊固件進(jìn)行表面處理的方法，包括如下步驟緊固件的初步加工處理、氣體多元共滲處理、電沉積鍍銅處理、電沉積鍍鎳處理，經(jīng)過上述步驟的處理后即可得到強(qiáng)度在450MPa～880MPa，2600小時(shí)不出現(xiàn)銹蝕的緊固件成品。綜上所述，依照本發(fā)明方法進(jìn)行加工處理的緊固件不但性能滿足高強(qiáng)度的要求，而且可以達(dá)到經(jīng)過2600小時(shí)鹽霧試驗(yàn)不出現(xiàn)紅銹抗腐蝕性能。
文檔編號(hào)C25D5/12GK101713072SQ200910060298
公開日2010年5月26日 申請(qǐng)日期2009年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月7日
發(fā)明者何倫根, 吳大興, 崔國(guó)棟, 蘆笛, 高國(guó)慶 申請(qǐng)人:四川中力偉業(yè)多元合金科技有限公司