一种锆及锆合金泵口环零件的表面硬化处理方法技术

本申请公开了一种锆及锆合金泵口环零件的表面硬化处理方法，属于锆材零件表面处理技术领域。能够解决现有锆及锆合金泵口环的表面处理方法均存在工艺流程复杂、生产设备要求高、工艺稳定性差、不适用于工厂大批量生产的问题。表面硬化处理方法包括：对锆及锆合金泵口环零件进行清洗和干燥；对锆及锆合金泵口环零件进行阶梯式加热氧化处理，直至在锆及锆合金泵口环零件的表面形成氧化锆涂层。本申请的方法对锆及锆合金泵口环零件进行表面处理，工艺流程简单、生产设备要求低，工艺稳定性好，适用于工厂大批量生产。用于工厂大批量生产。用于工厂大批量生产。

【技术实现步骤摘要】
一种锆及锆合金泵口环零件的表面硬化处理方法


[0001]本申请涉及锆材零件表面处理
，尤其涉及一种锆及锆合金泵口环零件的表面硬化处理方法。

技术介绍

[0002]泵口环是一种用来密封介质，保护泵体、叶轮不被磨损的关键零件。在实际中，要求泵口环对酸、碱和盐等均具有较好的耐腐蚀性。而锆及锆合金对多种酸、碱和盐等均具有优良的耐腐蚀性，已成为化工、石油化学工业设备的重要制造材料，从而锆及锆合金泵口环的应用极为广泛。但是由于泵口环长期处于腐蚀与磨损的工况下，并且锆及锆合金硬度偏低、耐磨性差，导致锆及锆合金泵口环在使用一段时间就需要更换。因此提升锆及锆合金泵口环的耐腐蚀性和耐磨性，延长其使用寿命对于锆及锆合金泵口环的稳定工作具有重大意义。
[0003]目前，改善锆及锆合金泵口环的耐磨性与耐腐蚀性的技术主要包括激光表面合金化、阳极氧化、离子渗氮、离子注入等表面处理方法。这些表面处理方法可以提高锆及锆合金泵口环的表面硬度，以提高其耐磨性和耐腐蚀性。但是这些表面处理方法均存在工艺流程复杂、生产设备要求高、工艺稳定性差、不适用于工厂大批量生产的问题。

技术实现思路

[0004]本申请实施例通过提供一种锆及锆合金泵口环零件的表面硬化处理方法，解决了现有锆及锆合金泵口环的表面处理方法均存在工艺流程复杂、生产设备要求高、工艺稳定性差、不适用于工厂大批量生产的问题。
[0005]本专利技术实施例提供了一种锆及锆合金泵口环零件的表面硬化处理方法，包括：
[0006]对锆及锆合金泵口环零件进行清洗和干燥；
[0007]对所述锆及锆合金泵口环零件进行阶梯式加热氧化处理，直至在所述锆及锆合金泵口环零件的表面形成氧化锆涂层。
[0008]在一种可能的实现方式中，所述对所述锆及锆合金泵口环零件进行阶梯式加热氧化处理，包括：
[0009]将所述锆及锆合金泵口环零件平铺置于电阻炉内；
[0010]以50℃/h～150℃/h的升温速率从炉温开始升温，且当温度上升至每个整百温度，在所述整百温度处均保温10min～30min，直至升温至400℃～600℃保温3h～6h；
[0011]以80℃～120℃的降温速率降温至200℃，出炉空冷。
[0012]在一种可能的实现方式中，所述将所述锆及锆合金泵口环零件平铺置于电阻炉内，包括：
[0013]将所述锆及锆合金泵口环零件平铺置于台车式电阻炉内。
[0014]在一种可能的实现方式中，所述对锆及锆合金泵口环零件进行清洗和干燥，包括：
[0015]对所述锆及锆合金泵口环零件依次进行超声波清洗、酸洗清洗、酒精清洗、水洗和
自然晾干。
[0016]在一种可能的实现方式中，所述酸洗清洗的酸洗溶液由硝酸、氢氟酸和去离子水均匀混合而成，酸洗溶液的溶液质量比为硝酸：氢氟酸：去离子水＝25:2:73。
[0017]在一种可能的实现方式中，所述对锆及锆合金泵口环零件进行清洗和干燥中，所述锆及锆合金泵口环零件的表面粗糙度≤3.2um。
[0018]本专利技术实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
[0019]本专利技术实施例提供的锆及锆合金泵口环零件的表面硬化处理方法，通过对锆及锆合金泵口环零件进行清洗和干燥，再对锆及锆合金泵口环零件进行阶梯式加热氧化处理，直至在锆及锆合金泵口环零件的表面形成氧化锆涂层。采用阶梯式加热氧化处理能够使空气中的氧元素渗入锆及锆合金泵口环零件表面并扩散，最终在锆及锆合金泵口环零件表面形成氧化锆涂层。相较于现有锆及锆合金泵口环的表面处理方法，本专利技术实施例的表面硬化处理方法，工艺流程简单，适用于工厂大批量生产制造，生产设备要求低，工艺稳定性好，并且由于阶梯式加热氧化处理方法使锆及锆合金泵口环零件加热氧化时间较长，可以使空气中的氧元素很好地与锆及锆合金泵口环零件的表面接触和反应，所制备的氧化锆涂层具有较厚的厚度和较高的表面硬度，可以有效地提高锆及锆合金泵口环零件的耐腐蚀性和耐磨性，满足耐磨损、耐腐蚀工况的使用需求，延长其使用寿命。尤其对于泵口环这种对于自身内径和外径精度要求较高的零件，其加热氧化后还要满足装配使用精度，要考虑其加热氧化后变形情况，要控制其变形量，而本申请实施例的表面硬化处理方法可以减少锆及锆合金泵口环零件的内径尺寸和外径尺寸的变形，从而保证锆及锆合金泵口环零件尺寸配合良好。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]图1为本申请实施例提供的锆及锆合金泵口环零件的表面硬化处理方法的流程图；
[0022]图2为本申请实施例提供的泵口环零件的结构示意图；
[0023]图3为本申请实施例一制备的锆泵口环零件的氧化锆涂层显微组织图；
[0024]图4为本申请实施例一制备的锆泵口环零件的氧化锆涂层截面梯度硬度图。
具体实施方式
[0025]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0026]请参照图1所示，本专利技术实施例提供的一种锆及锆合金泵口环零件的表面硬化处理方法，包括步骤101～步骤102：
[0027]步骤101：对锆及锆合金泵口环零件进行清洗和干燥。
[0028]其中，锆及锆合金泵口环零件通过机加工方式制备而成。示例的，对退火态的锆及锆合金锻件或棒料采用机加工方式制备锆及锆合金泵口环零件至所需尺寸。图2示出了泵口环零件的结构示意图。
[0029]具体地，步骤101包括：对锆及锆合金泵口环零件依次进行超声波清洗、酸洗清洗、酒精清洗、水洗和自然晾干。
[0030]一般通过丙酮进行超声波清洗。超声波清洗可以先将锆及锆合金泵口环零件表面的脏污洗掉。酸洗可以将锆及锆合金泵口环零件表面的氧化膜等破坏并洗掉。酒精清洗可以将酸洗破坏的氧化膜等进一步清洗掉。水洗可以清洗掉丙酮、酸和酒精在锆及锆合金泵口环零件表面的残留。通过将锆及锆合金泵口环零件依次进行超声波清洗、酸洗清洗、酒精清洗和水洗可以很好地将锆及锆合金泵口环零件的表面清洗干净，从而便于后续阶梯式加热氧化处理时，锆及锆合金泵口环零件的表面生成质量优异的氧化锆涂层。
[0031]其中，酸洗清洗的酸洗溶液由硝酸、氢氟酸和去离子水均匀混合而成，酸洗溶液的溶液质量比为硝酸：氢氟酸：去离子水＝25:2:73，能够使酸洗溶液对锆及锆合金泵口环零件的酸洗效果更好。
[0032]由于纯锆的耐腐蚀性更好，锆合金的耐腐蚀性相较于纯锆差一些，如果酸洗时间过长，会导致其腐蚀比较严重，从而一般锆泵口环零件本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锆及锆合金泵口环零件的表面硬化处理方法，其特征在于，包括：对锆及锆合金泵口环零件进行清洗和干燥；对所述锆及锆合金泵口环零件进行阶梯式加热氧化处理，直至在所述锆及锆合金泵口环零件的表面形成氧化锆涂层。2.根据权利要求1所述的锆及锆合金泵口环零件的表面硬化处理方法，其特征在于，所述对所述锆及锆合金泵口环零件进行阶梯式加热氧化处理，包括：将所述锆及锆合金泵口环零件平铺置于电阻炉内；以50℃/h～150℃/h的升温速率从炉温开始升温，且当温度上升至每个整百温度，在所述整百温度处均保温10min～30min，直至升温至400℃～600℃保温3h～6h；以80℃～120℃的降温速率降温至200℃，出炉空冷。3.根据权利要求2所述的锆及锆合金泵口环零件的表面硬化处理方法，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李探军，程佳，杨永良，王晨华，赵祥，
申请(专利权)人：西安泵阀总厂有限公司，
类型：发明
国别省市：