用于不锈钢的稀土-硫化物共催渗低温QPQ组合物及不锈钢刀具的QPQ工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种用于不锈钢的稀土-硫化物共催渗低温QPQ组合物及不锈钢刀具的QPQ工艺，属于金属表面处理技术。常规QPQ工艺对不锈钢刀具高温渗氮后造成不锈钢刀具的耐腐蚀性能显著降低，本发明专利技术的QPQ组合物中同时含有稀土化合物以及碱金属的氯化物、氢氧化物、硫化物，碱金属的氯化物、氢氧化物可以使盐浴处理温度保持在500℃以下；碱金属的硫化物和稀土化合物可以在达到相同渗层深度的前提下缩短盐浴处理时间，减少表面孔隙。本发明专利技术方法将将工件浸入盐液实施硫、氮、碳、氧共渗，获得硫、氮、碳、氧的复合渗透层，工件表面硬度可达到1200HV以上，处理后的工件直接通过5%盐雾24H耐腐蚀性测试。

Rare earth sulfide co penetrating low temperature QPQ composition for stainless steel and QPQ process for stainless steel cutting tools

The invention discloses a QPQ process of rare earth sulfide co penetrating low temperature QPQ composition used for stainless steel and stainless steel cutter, belonging to the metal surface treatment technology. The conventional QPQ process caused by the corrosion resistance of stainless steel knives were significantly lower in the high temperature nitriding of stainless steel blade, the QPQ composition of the invention contains rare earth compounds and the alkali metal hydroxide, chloride, sulfide, chloride, hydroxide of alkali metal salt bath treatment can make the temperature is maintained at 500 DEG C; sulfide and alkali metal rare earth compounds can be at the same depth under the premise of reducing salt bath treatment time, reduce the surface pore. The method of the invention, the workpiece is dipped in salt solution, the implementation of sulfur and nitrogen carbon and oxygen permeation, obtain the composite permeability layer of sulfur and nitrogen, carbon and oxygen, the surface hardness can reach more than 1200HV, the processed workpiece directly through the 5% 24H salt fog corrosion resistance test.

【技术实现步骤摘要】
用于不锈钢的稀土-硫化物共催渗低温QPQ组合物及不锈钢刀具的QPQ工艺
本专利技术属于金属表面处理技术，具体是一种用于不锈钢的稀土-硫化物共催渗低温QPQ组合物及不锈钢刀具的QPQ工艺。
技术介绍
常规QPQ（盐浴复合处理技术）工艺的渗氮温度一般在550～580℃左右，适用于大多数的高合金钢、高速钢等。但对不锈钢而言，经过高温渗氮后其耐腐蚀性能显著降低。这对于既要求表面高硬度、高耐磨性，同时又要求表面高耐腐蚀性的不锈钢工件来讲，常规盐浴渗氮难以满足其要求。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题和提出的技术任务是克服常规QPQ工艺对不锈钢刀具高温渗氮后造成不锈钢刀具的耐腐蚀性能显著降低的缺陷，提供一种用于不锈钢的稀土-硫化物共催渗低温QPQ组合物及不锈钢刀具的QPQ工艺。为达到上述目的，本专利技术的用于不锈钢的稀土-硫化物共催渗低温QPQ组合物，含有QPQ基盐，熔融的QPQ基盐中含有CNO-，其特征是：该组合物中同时含有稀土化合物以及碱金属的氯化物、氢氧化物、硫化物，其中稀土化合物和碱金属的硫化物同时作为催渗剂，所述的稀土化合物为La碳酸盐与Ce碳酸盐的固体混合物，在熔融的该QPQ组合物中包含如下重量百分比的离子：M++Na++K+=18.0～65.0%，所述的M+包括Rb+、Cs+中的至少一种；CO32-=15.0～45.0%；Cl-+OH-=11.0～30.0%；CNO-=10.0～46.0%；La3++Ce3+=0.0001～20.0%；S2-=0.00001～0.2%。各离子的重量百分比之和为100%。作为优选技术手段：在熔融的该QPQ组合物中包含如下重量百分比的离子：M++Na++K+=26.0～58.0%，所述的M+包括Rb+、Cs+中的至少一种；CO32-=18～40%；Cl-+OH-=13.0～21.0%；CNO-=34.0～42.0%；La3++Ce3+=0.001～14.0%；S2-=0.0001～0.1wt%。各离子的重量百分比之和为100%。作为优选技术手段：所述稀土化合物为所述QPQ基盐重量的0.0001-10%。作为优选技术手段：所述的La碳酸盐与Ce碳酸盐的重量比为1:3～3:1。为达到上述目的，本专利技术的不锈钢刀具的QPQ工艺，包括对不锈钢刀具实施硫-氮-碳共渗以在不锈钢刀具表层形成渗透层，其特征是：所述的硫-氮-碳共渗是将本专利技术的QPQ组合物熔融为盐液，并保持在400～500℃，将工件浸入所述盐液适当时间。作为优选技术手段：将工件预热后依次进行一次硫-氮-碳共渗、抛光、氧化、二次硫-氮-碳共渗、清洗、干燥。具体的，所述的一次硫-氮-碳共渗为将工件浸入所述盐液60～240min；所述的二次硫-氮-碳共渗为将工件浸入所述盐液30～120min。所述的预热为将工件在温度为340～420℃的氛围中保温30～60min；所述的氧化为将工件在温度为340～400℃的氛围中保温30～80min；所述的清洗为将工件在空气中预冷3～10min，再放入冷水槽中清洗；所述的干燥为将清洗后的工件依次放入两个60～100℃的热水槽中，分别浸透10～30min，最后从热水槽中提出置于空气中令工件表面自然干燥。作为优选技术手段：先将工件装夹至工装再实施所述QPQ工艺，所述的装夹是将表面清洁、干燥的待处理工件按形状、尺寸装入工装，相邻工件之间隔离1～2mm。作为优选技术手段：所述CNO-的重量浓度为盐液的34～42%；当所述CNO-的重量浓度低于盐液的38%时，向盐液中加入适量的权利要求1-4任一项所述的QPQ组合物。本专利技术的有益效果是：本专利技术的QPQ组合物中同时含有稀土化合物以及碱金属的氯化物、氢氧化物、硫化物，其中，碱金属的氯化物、氢氧化物可以使盐浴处理温度保持在500℃以下；碱金属的硫化物和稀土化合物可以在达到相同渗层深度的前提下缩短盐浴处理时间，减少表面孔隙。本专利技术方法是将本专利技术的QPQ组合物熔化为液态成为盐液，将工件浸入盐液实施硫、氮、碳、氧共渗，获得硫、氮、碳、氧的复合渗透层，工件表面硬度可达到1200HV以上，处理后的工件直接通过5%盐雾24H耐腐蚀性测试。具体实施方式以下对本专利技术做进一步说明。本专利技术的用于不锈钢的稀土-硫化物共催渗低温QPQ组合物，含有QPQ基盐，熔融的QPQ基盐中含有CNO-，该组合物中同时含有稀土化合物以及碱金属的氯化物、氢氧化物、硫化物，其中稀土化合物和碱金属的硫化物同时作为催渗剂，稀土化合物为La碳酸盐与Ce碳酸盐的固体混合物，在熔融的该QPQ组合物中包含如下重量百分比的离子：M++Na++K+=18.0～65.0%，所述的M+包括Rb+、Cs+中的至少一种；CO32-=15.0～45.0%；Cl-+OH-=11.0～30.0%；CNO-=10.0～46.0%；La3++Ce3+=0.0001～20.0%；S2-=0.00001～0.2%。各离子的重量百分比之和为100%。为了获得更佳的技术效果，在熔融的该QPQ组合物中包含如下重量百分比的离子：M++Na++K+=26.0～58.0%，所述的M+包括Rb+、Cs+中的至少一种；CO32-=18～40%；Cl-+OH-=13.0～21.0%；CNO-=34.0～42.0%；La3++Ce3+=0.001～14.0%；S2-=0.0001～0.1wt%。各离子的重量百分比之和为100%。具体的，所述稀土化合物为所述QPQ基盐重量的0.0001-10%。所述的La碳酸盐与Ce碳酸盐的重量比为1:3～3:1。基于上述本专利技术的QPQ组合物，本专利技术的不锈钢刀具的QPQ工艺的关键是对不锈钢刀具实施硫-氮-碳共渗以在不锈钢刀具表层形成渗透层，其技术要点是：硫-氮-碳共渗是将上述本专利技术的QPQ组合物熔融为盐液，并保持在400～500℃，将工件浸入盐液适当时间。具体的，本专利技术工艺可以按照下述顺序的工艺流程实施：装夹、预热、一次硫-氮-碳共渗、抛光、氧化、二次硫-氮-碳共渗、清洗、干燥。所述的装夹是先将工件装夹至工装再实施所述QPQ工艺，装夹是将表面清洁、干燥的待处理工件按形状、尺寸装入工装，相邻工件之间隔离1～2mm。所述的预热为将工件在温度为340～420℃的氛围中（如将工件吊装入井式炉）保温30～60min。所述的一次硫-氮-碳共渗为将工件浸入盐液60～240min（如吊装入井式低温盐浴炉）。所述的抛光为将一次硫-氮-碳共渗后的工件在尼绒抛光布轮上进行抛光处理，必要时进行湿抛。所述的氧化为将干净、干燥的经抛光的工件置于温度为340～400℃的氛围中保温30～80min（吊入井式炉进行氧化处理）。所述的二次硫-氮-碳共渗为将工件浸入所述盐液30～120min（如吊装入井式低温盐浴炉）。所述的清洗为将工件在空气中预冷3～10min，再放入冷水槽中清洗。所述的干燥为将清洗后的工件依次放入两个60～100℃的热水槽中，分别浸透10～30min，最后从热水槽中提出置于空气中令工件表面自然干燥。在对工件进行硫-氮-碳共渗时CNO-的重量浓度为盐液的34～42%；当CNO-的重量浓度低于盐液的38%时，向盐液中加入适量（如2-6公斤）的本专利技术的QPQ组合物。本专利技术可以应用到的产品种类包括：1.2Cr13、3Cr13、5Cr15、5Cr15M本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于不锈钢的稀土‑硫化物共催渗低温QPQ组合物，含有QPQ基盐，熔融的QPQ基盐中含有CNO

【技术特征摘要】
1.用于不锈钢的稀土-硫化物共催渗低温QPQ组合物，含有QPQ基盐，熔融的QPQ基盐中含有CNO-，其特征是：该组合物中同时含有稀土化合物以及碱金属的氯化物、氢氧化物、硫化物，其中稀土化合物和碱金属的硫化物同时作为催渗剂，所述的稀土化合物为La碳酸盐与Ce碳酸盐的固体混合物，在熔融的该QPQ组合物中包含如下重量百分比的离子：M++Na++K+=18.0～65.0%，所述的M+包括Rb+、Cs+中的至少一种；CO32-=15.0～45.0%；Cl-+OH-=11.0～30.0%；CNO-=10.0～46.0%；La3++Ce3+=0.0001～20.0%；S2-=0.00001～0.2%；各离子的重量百分比之和为100%。2.根据权利要求1述的用于不锈钢的稀土-硫化物共催渗低温QPQ组合物，其特征是：在熔融的该QPQ组合物中包含如下重量百分比的离子：M++Na++K+=26.0～58.0%，所述的M+包括Rb+、Cs+中的至少一种；CO32-=18～40%；Cl-+OH-=13.0～21.0%；CNO-=34.0～42.0%；La3++Ce3+=0.001～14.0%；S2-=0.0001～0.1wt%；各离子的重量百分比之和为100%。3.根据权利要求1所述的用于不锈钢的稀土-硫化物共催渗低温QPQ组合物，其特征是：所述稀土化合物为所述QPQ基盐重量的0.0001-10%。4.根据权利要求1所述的用于不锈钢的稀土-硫化物共催渗低温QPQ组合物，其特征是：所述的La碳酸盐与Ce碳酸盐的重量比为1:3～3:1。5.不锈钢刀具...

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟毅，
申请(专利权)人：杭州巨星科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33