一种耐腐蚀的高碳钢防护膜层及其制备方法技术

本发明专利技术特别涉及一种耐腐蚀的高碳钢防护膜层及其制备方法，属于高碳钢表面处理技术领域，防护膜层敷设于钢基层，所述防护膜层包括：渗阀金属层，所述渗阀金属层敷设于所述钢基层表面；陶瓷膜层，所述陶瓷膜层敷设于所述渗阀金属层远离所述钢基层的表面；通过先在钢基层上设置渗阀金属层，然后在渗阀金属层的基础上设置陶瓷膜层，实现在高碳钢表面制备陶瓷膜层，解决了目前高碳钢表面难以制备陶瓷膜层的问题。问题。问题。

【技术实现步骤摘要】
一种耐腐蚀的高碳钢防护膜层及其制备方法


[0001]本专利技术属于高碳钢表面处理
，特别涉及一种耐腐蚀的高碳钢防护膜层及其制备方法。

技术介绍

[0002]高碳钢由于碳含量高，生产工艺较为简单，并且具有硬度高，耐磨性能好等特点，在桥梁、齿轮、钢轨、农机具等零部件上大量使用，并且在工业中有广阔的应用前景。但以高碳钢为主要材料的轴承和模具等装备使用环境和条件日益复杂，对高碳钢长期使用性能提出了更高的要求，希望高碳钢具备高性能、高稳定性的特点，这就对高碳钢材料的硬度与防腐耐磨性能提出了更高的要求。
[0003]微弧氧化(Micro Arc oxidatiuon，MAO)是一种优秀的绿色环保表面改性技术。它是在工件上施加电压，使工件表面的金属与电解质溶液相互作用，在工件表面形成微弧放电，在高温、电场等因素的作用下，金属表面原位生成陶瓷涂层的技术。利用该技术制备的陶瓷涂层硬度高，耐磨性能优良同时兼备良好的耐腐蚀性能。但由于微弧氧化适用范围窄，仅适用于铝、镁等阀金属及其合金的表面处理。由于材料本身含碳量很高，高碳钢微弧氧化同阀金属相比，难以直接进行微弧氧化操作制备陶瓷膜层。

技术实现思路

[0004]本申请的目的在于提供一种耐腐蚀的高碳钢防护膜层及其制备方法，以解决目前高碳钢表面难以制备陶瓷膜层的问题。
[0005]本专利技术实施例提供了一种耐腐蚀的高碳钢防护膜层，所述防护膜层敷设于钢基层，所述防护膜层包括：
[0006]渗阀金属层，所述渗阀金属层敷设于所述钢基层表面；
[0007]陶瓷膜层，所述陶瓷膜层敷设于所述渗阀金属层远离所述钢基层的表面。
[0008]可选的，所述渗阀金属层为渗铝层。
[0009]基于同一专利技术构思，本专利技术实施例还提供了一种如上所述的耐腐蚀的高碳钢防护膜层的制备方法，所述方法包括：
[0010]对钢基层进行包埋渗阀金属处理，以使所述钢基层表面形成渗阀金属层，得到中间体；
[0011]对所述中间体进行微弧氧化，以使渗阀金属层表面形成陶瓷膜层，得到耐腐蚀的高碳钢防护膜层。
[0012]可选的，所述包埋渗阀金属处理的渗阀金属剂为渗铝剂，所述渗铝剂的成分包括草酸铵、铝粉和莫来石。
[0013]可选的，所述草酸铵的质量分数为4％
‑
7％，所述铝粉的质量分数为8％
‑
12％，所述莫来石的质量分数为81％
‑
88％。
[0014]可选的，所述包埋渗阀金属处理的温度为475
‑
550℃，所述包埋渗阀金属处理的时
间为35min
‑
45min。
[0015]可选的，所述微弧氧化的电解液的成分包括硅酸钠和草酸氢钠。
[0016]可选的，所述硅酸钠的摩尔浓度为0.12
‑
0.37mol/L，所述草酸氢钠的摩尔浓度为0.01
‑
0.015mol/L。
[0017]可选的，所述微弧氧化的电压为300
‑
425V，所述微弧氧化的电流密度为5
‑
8A/dm2。
[0018]可选的，所述微弧氧化的频率为500
‑
1000Hz，所述微弧氧化的占空比为40％
‑
70％。
[0019]本专利技术实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
[0020]本专利技术实施例提供的耐腐蚀的高碳钢防护膜层，通过先在钢基层上设置渗阀金属层，然后在渗阀金属层的基础上设置陶瓷膜层，实现在高碳钢表面制备陶瓷膜层，解决了目前高碳钢表面难以制备陶瓷膜层的问题。
[0021]上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本专利技术的具体实施方式。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，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它的附图。
[0023]图1是本专利技术实施例提供的高碳钢包埋渗铝示意图；
[0024]图2是本专利技术实施例提供的微弧氧化简易装置图；
[0025]图3是本专利技术实施例提供的高碳钢包埋渗铝的表面形貌图；
[0026]图4是本专利技术实施例提供的高碳钢包埋渗铝的界面形貌图；
[0027]图5是本专利技术实施例提供的渗铝后样品微弧氧化制备陶瓷涂层的表面微观形貌图；
[0028]图6是本专利技术实施例提供的渗铝后样品微弧氧化制备陶瓷涂层的截面形貌图；
[0029]图7是本专利技术实施例提供的高碳钢样品的形貌图；
[0030]图8是本专利技术实施例提供的渗铝样品的形貌图；
[0031]图9是本专利技术实施例提供的微弧氧化样品的形貌图；
[0032]图10是本专利技术实施例提供的方法的流程图。
具体实施方式
[0033]下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本专利技术，本专利技术的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本专利技术，而非限制本专利技术。
[0034]在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。
[0035]除非另有特别说明，本专利技术中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
[0036]本申请实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
[0037]本专利技术旨在采用包埋渗铝与微弧氧化结合的复合处理技术在高碳钢表面制备陶瓷涂层的方法。利用复合处理技术制备的陶瓷涂层可显著提高材料的硬度与防腐耐磨性能，为延长高碳钢的使用寿命提供一种经济有效可靠的方法。
[0038]复合处理技术是包埋渗铝技术与微弧氧化技术结合。包埋渗铝采用草酸铵、铝粉与莫来石三种试剂，在适宜的温度、时间条件下在高碳钢表面获得均匀致密的渗铝层。微弧氧化采用硅酸钠与草酸氢钠作为电解液，选用合适的电压、电流密度、频率以及占空比等工艺参数，在渗铝层表面及其零件上成功制备陶瓷膜层。
[0039]根据本专利技术一种典型的实施方式，提供了一种耐腐蚀的高碳钢防护膜层，所述防护膜层敷设于钢基层，所述防护膜层包括：
[0040]渗阀金属层，所述渗阀金属层敷设于所述钢基层表面；
[0041]陶瓷膜层，所述陶瓷膜层敷设于所述渗阀金属层远离所述钢基层的表面。
[0042]本实施例中，所述渗阀金属层为渗铝层。
[0043]根据本专利技术另一种典型的实施方式，提供了一种如上所述的耐腐蚀的高碳钢防护膜层的制备方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐腐蚀的高碳钢防护膜层，其特征在于，所述防护膜层敷设于钢基层，所述防护膜层包括：渗阀金属层，所述渗阀金属层敷设于所述钢基层表面；陶瓷膜层，所述陶瓷膜层敷设于所述渗阀金属层远离所述钢基层的表面。2.根据权利要求1所述的耐腐蚀的高碳钢防护膜层，其特征在于，所述渗阀金属层为渗铝层。3.一种如权利要求1或2所述的耐腐蚀的高碳钢防护膜层的制备方法，其特征在于，所述方法包括：对钢基层进行包埋渗阀金属处理，以使所述钢基层表面形成渗阀金属层，得到中间体；对所述中间体进行微弧氧化，以使渗阀金属层表面形成陶瓷膜层，得到耐腐蚀的高碳钢。4.根据权利要求3所述的耐腐蚀的高碳钢防护膜层的制备方法，其特征在于，所述包埋渗阀金属处理的渗阀金属剂为渗铝剂，所述渗铝剂的成分包括草酸铵、铝粉和莫来石。5.根据权利要求4所述的耐腐蚀的高碳钢防护膜层的制备方法，其特征在于，所述草酸铵的质量分数为4％
‑
7％，所述铝粉的质量分数为8％
‑
12％，所述莫来石的质量分数为81％
‑
88％。6.根据权利要求3所述的耐腐蚀...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜晨曦，李学涛，曹建平，郝玉林，蔡宁，姚士聪，龙袁，姜杉，刘立伟，许婓范，高立军，王胜荣，黎敏，刘永壮，邵蓉，白凤霞，李蓓，
申请(专利权)人：首钢集团有限公司，
类型：发明
国别省市：