一种防止高强度螺栓腐蚀及粘扣的表面处理方法技术

本发明专利技术公开了一种防止高强度螺栓腐蚀及粘扣的表面处理方法，该方法利用碳氮镧钇离子渗剂、镧钇活化渗剂和氧离子渗剂，将非金属元素和微量金属元素渗入进高强度螺栓基体的表面形成化合物层以及金属氧化层，使高强度螺栓基体的表面形成耐磨层，极大地提高了高强度螺栓的寿命，且极大地提高了高强度螺栓的耐蚀性，还具有良好的力学性能，高强度螺栓的精度不受表面处理的影响。本发明专利技术的渗剂熔点低，稳定性好，离子相互配合，能够有效保证渗入效果，从而能够保证产品质量。

A surface treatment method to prevent corrosion and buckle of high strength bolts

The invention discloses a surface treatment method for preventing corrosion and sticking of high strength bolts. The method uses lanthanum lanthanum yttrium ion permeation agent, lanthanum yttrium activated permeation agent and oxygen ion permeation agent to infiltrate non-metallic elements and trace metal elements into the surface of high strength bolt matrix to form compound layer and metal oxide layer, so that high strength is made. The surface of the bolt matrix forms a wear-resistant layer, which greatly improves the life of high strength bolts, and greatly improves the corrosion resistance of high strength bolts, and has good mechanical properties. The precision of high strength bolts is not affected by the surface treatment. The inventive agent has low melting point, good stability and mutual coordination of ions, which can effectively ensure infiltration effect and ensure product quality.

【技术实现步骤摘要】
一种防止高强度螺栓腐蚀及粘扣的表面处理方法
本专利技术涉及紧固件加工领域，特别涉及一种防止高强度螺栓腐蚀和粘扣的表面处理方法。
技术介绍
在石油化工、海工装备、轨道交通领域中，要使用大量高强度螺栓，目前高强度螺栓面临腐蚀和粘扣两大问题，腐蚀问题导致螺栓单次使用寿命大幅降低，粘扣问题导致螺栓允许上卸扣次数降低。高强度螺栓的两大缺陷会造成上述工程应用中出现材料和人工的巨大浪费。目前，提高高强度螺栓防腐蚀能力的方法主要有：达克罗、锌镍共渗，渗锌、发黑等处理方式，这些方法均可提高高强度螺栓耐腐蚀性能，但无法提高螺栓的抗粘扣性，且现有技术中也没有一种能够同时提高高强度螺栓耐腐蚀和抗粘扣能力的处理方法。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种防止高强度螺栓腐蚀和粘扣的表面处理方法，该方法能够同时提高高强度螺栓耐腐蚀和抗粘扣能力。本专利技术为针对高强度螺栓的加工方法，工艺中文名称是抗粘扣抗腐蚀工艺，英文名称fasteningresistanceslushing，简称FRS工艺。本专利技术的技术方案是：一种防止高强度螺栓腐蚀及粘扣的表面处理方法，包括以下步骤：(1)预热：将高强度螺栓放入空气加热槽预热；(2)碳氮镧钇离子渗入：将预热后的高强度螺栓放入碳氮镧钇离子渗入槽，利用碳氮镧钇离子渗剂进行碳氮镧钇离子的渗入处理，温度为420-480℃，时间为160-200分钟；(3)镧钇离子活化：将碳氮镧钇离子渗入后的高强度螺栓放入离子活化槽，利用镧钇活化渗剂进行活化处理，温度为450-480℃，时间为30-60分钟；(4)氧离子渗入：将镧钇离子活化后的高强度螺栓放入氧离子渗入槽，利用氧离子渗剂进行渗入处理，温度为370-430℃，时间为15-30分钟；(5)空冷：将氧离子渗入后的高强度螺栓移至空冷槽中，自然冷却至室温；(6)后清洗：用水清洗干净，清除高强度螺栓表面的渗剂残留，干燥；(7)封闭化：将干燥的高强度螺栓放入盛装封闭剂的离子稳定化槽进行封闭，温度为120-200℃，时间为30-40分钟，所述封闭剂包括以下重量百分比的组分：石油溶剂(CAS.NO64742-57-0)35％-40％，氢重基础油(CAS.NO：64742-52-5)40％-50％，磺酸钙(CAS.NO68603-42-9)14％-20％；(8)浸油：将封闭化处理后的高强度螺栓放入盛装10-20#机油的油槽进行浸油，浸油时间3-10分钟。所述的预热是以5-10℃/min的速度升温至300-350℃，保温10-15分钟。所述的碳氮镧钇离子渗剂包括以下重量百分比计的组分：KOCN35％-40％，NaHCO318％-25％，NaOH20％-25％，NH4Cl4％-10％、NaNO21％-2％、Sr(OH)21％-2％，Ce(NO3)3·6H2O1％-2％，YbCl30.01％-0.02％，Li2B4O75％-8％，ErCl3·6H2O1％-2％，YCl30.05-0.1％，La2(CO3)30.5-1.0％。所述的镧钇活化渗剂包括以下重量百分比计的组分：KOCN30％-35％，NaHCO310％-18％，K2O10％-15％，NaCl10％-20％，Na2SiO3·9H2O10％-15％，K2CO31％-3％，Li2B4O75％-9％，KCl3％-5％，YbCl30.01％-0.02％，YCl30.3％-1％，La2(CO3)31-1.5％，Be(OH)21％-1.5％。所述的氧离子活化渗剂包括以下重量百分比计的组分：NaOH25％-35％，NaNO215％-25％，KCl30％-40％，NH4Cl10％-20％，La2(CO3)30.5％-1.0％。所述的防止高强度螺栓腐蚀及粘扣的表面处理方法，还包括预热之前，对高强度螺栓进行前清洗，清除高强度螺栓表面油污和表面锈迹，然后进行装卡，将高强度螺栓装入工装。本专利技术的有益效果：1、本专利技术高强度螺栓的加工过程为：首先，利用碳氮镧钇离子渗剂进行渗入处理，其目的是在使碳氮镧钇离子渗剂中的有效离子扩散进入高强度螺栓内部，从而形成具有一定厚度的化合物层和扩散层，由金属元素的碳氮化合物以及氮在铁中的固溶体组成，具有较高的硬度、耐腐蚀性和抗粘扣性。再利用镧钇活化渗剂进行活化，能够促使金属离子和非金属离子向高强度螺栓基体方向更加深入的扩散，以增加复合渗层厚度，从而提高高强度螺栓的抗疲劳性能。最后，利用氧离子渗剂进行渗入处理，残留于高强度螺栓表面的碳氮镧钇离子渗剂与氧离子渗剂反应，形成的渗层为氧以间隙形式溶入化合物晶格中，另一部分氧在表面形成金属氧化层，从而进一步提高高硬度螺栓的硬度和抗耐蚀性能。高硬度螺栓表面形成化合物层以及金属氧化层，不仅极大地提高了高强度螺栓的耐蚀性，并且处理后的高强度螺栓还具有良好的力学性能，且性价比高，对环境没有污染。2、本专利技术在离子渗剂中加入KOCN、NaHCO3、NaOH、NH4Cl、NaNO2等组分，这些组分的熔点较低，能够大幅拉低离子渗剂的熔点，增加渗剂的流动性，使渗层质量更加均匀稳定，并可以在更低温度下进行处理，且能够提高碳氮镧钇离子在基体中的扩散效率，降低扩散激活能。本专利技术所采用的碳氮镧钇离子渗入温度是420-480℃，镧钇活化温度是450-480℃。即碳氮镧钇渗入和镧钇活化的处理温度区间在420-480℃，该温度区间远低于现已公开的类似处理技术，能够有效降低反应的条件，达到节能降耗的目的。在上述温度区间制备的高强度螺栓不产生变形，精度高，寿命长。优选的，采用本专利技术的升温方法，能够使高强度螺栓的温度更加均匀，降低内外的温度差，有利于后续的渗入处理，且不影响高强度螺栓的尺寸和精度。3、本专利技术在离子渗剂中加入Sr、Er、Yb、Ce离子，能够有效提高渗入离子在基体中的扩散效率，降低扩散激活能，但含量比例不能过高。如当Ce超过3.5％，会抑制C在基体中的扩散效率。本专利技术的渗剂熔点低，稳定性好，离子相互配合，能够有效保证渗入效果，从而能够保证产品质量。通过将非金属元素和微量金属元素渗入进高强度螺栓基体的表面，在高强度螺栓基体的表面形成含碳、氮、氧、镧、钇的渗层，使高强度螺栓基体的表面形成耐磨层，不仅极大地提高了高强度螺栓的寿命，并且经处理后的高强度螺栓具有良好的力学性能，高强度螺栓的精度不受表面处理的影响。而且由于在氧离子渗入时，表面残余的氰根等有害离子也同时被氧化，生成对环境无公害的碳酸盐物质，从而实现了保护环境的目的，具有良好的社会和经济效益。具体实施方式以下结合实施例对本专利技术的具体实施方式作进一步详细说明。实施例1一种防止高强度螺栓腐蚀及粘扣的表面处理方法，包括以下步骤：(1)清洗：对材质为40Cr高强度螺栓(10.9级)进行前清洗，清除高强度螺栓表面油污和表面锈迹，然后进行装卡，将高强度螺栓装入工装；(2)预热：将高强度螺栓放入空气加热槽，以5℃/min的速度升温至305±5℃，保温10分钟；(3)碳氮镧钇离子渗入：将预热后的高强度螺栓放入碳氮镧钇离子渗入槽，利用碳氮镧钇离子渗剂进行碳氮镧钇离子的渗入处理，温度为425±5℃，时间为160分钟；碳氮镧钇离子渗剂包括以下重量百分比计的组分：KOCN35％，NaHCO325％，NaOH20％，NH4Cl10％，NaNO21％，Sr(OH)2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种防止高强度螺栓腐蚀及粘扣的表面处理方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)预热：将高强度螺栓放入空气加热槽预热；(2)碳氮镧钇离子渗入：将预热后的高强度螺栓放入碳氮镧钇离子渗入槽，利用碳氮镧钇离子渗剂进行碳氮镧钇离子的渗入处理，温度为420‑480℃，时间为160‑200分钟；(3)镧钇离子活化：将碳氮镧钇离子渗入后的高强度螺栓放入离子活化槽，利用镧钇活化渗剂进行活化处理，温度为450‑480℃，时间为30‑60分钟；(4)氧离子渗入：将镧钇离子活化后的高强度螺栓放入氧离子渗入槽，利用氧离子渗剂进行渗入处理，温度为370‑430℃，时间为15‑30分钟；(5)空冷：将氧离子渗入后的高强度螺栓移至空冷槽中，自然冷却至室温；(6)后清洗：用水清洗干净，清除高强度螺栓表面的渗剂残留，干燥；(7)封闭化：将干燥的高强度螺栓放入盛装封闭剂的离子稳定化槽进行封闭，温度为120‑200℃，时间为30‑40分钟，所述封闭剂包括以下重量百分比的组分：石油溶剂(CAS.NO 64742‑57‑0)35％‑40％，氢重基础油(CAS.NO：64742‑52‑5)40％‑50％，磺酸钙(CAS.NO 68603‑42‑9)14％‑20％；(8)浸油：将封闭化处理后的高强度螺栓放入盛装10‑20#机油的油槽进行浸油，浸油时间3‑10分钟。...

【技术特征摘要】
1.一种防止高强度螺栓腐蚀及粘扣的表面处理方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)预热：将高强度螺栓放入空气加热槽预热；(2)碳氮镧钇离子渗入：将预热后的高强度螺栓放入碳氮镧钇离子渗入槽，利用碳氮镧钇离子渗剂进行碳氮镧钇离子的渗入处理，温度为420-480℃，时间为160-200分钟；(3)镧钇离子活化：将碳氮镧钇离子渗入后的高强度螺栓放入离子活化槽，利用镧钇活化渗剂进行活化处理，温度为450-480℃，时间为30-60分钟；(4)氧离子渗入：将镧钇离子活化后的高强度螺栓放入氧离子渗入槽，利用氧离子渗剂进行渗入处理，温度为370-430℃，时间为15-30分钟；(5)空冷：将氧离子渗入后的高强度螺栓移至空冷槽中，自然冷却至室温；(6)后清洗：用水清洗干净，清除高强度螺栓表面的渗剂残留，干燥；(7)封闭化：将干燥的高强度螺栓放入盛装封闭剂的离子稳定化槽进行封闭，温度为120-200℃，时间为30-40分钟，所述封闭剂包括以下重量百分比的组分：石油溶剂(CAS.NO64742-57-0)35％-40％，氢重基础油(CAS.NO：64742-52-5)40％-50％，磺酸钙(CAS.NO68603-42-9)14％-20％；(8)浸油：将封闭化处理后的高强度螺栓放入盛装10-20#机油的油槽进行浸油，浸油时间3-10分钟。2.根据权利要求1所述的防止高强度螺栓腐蚀及粘扣的表面处理方法，其特征在于，所述的预热是以5-10℃/min的速度升温至300-350℃，保温10-15分钟。3.根据权利要求1所述的防止高强度螺栓腐...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗德福，陈甥怡，黄虎，
申请(专利权)人：湖南红宇智能制造有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43