一种应用硅铁粉在低碳钢表面合金化的工艺方法技术

本发明专利技术是通过球磨得到的纳米级硅铁粉涂覆到低碳钢表面，利用氢气氛下高温环境均匀地渗入低碳钢表面，使得表面硅含量达到1%～2.8%，从而达到通过简单的工艺提高低碳钢表面硬度和耐腐蚀性能的目的。经过测试，处理后的试样在硬度和耐蚀方面均有大幅度提高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于钢铁表面硅合金化
，是一种新型的低碳钢表面合金化工艺。
技术介绍
随着科技社会的发展，许多新物质、新材料在生产、生活中得到了发现与应用，但是金属——作为一种不可或缺的资源，在现代制造业和结构设计中仍然是无法取代的，有着极其重要的地位。材料的综合特性，包括强度、可加工性、可用性、成本以及重复利用性，就金属而言，要使其全部满意地达到上述各项性能指标，已经越来越困难，局限性颇多。就其防腐蚀和涂饰方面，油漆涂料就担负着重要的角色。而金属预处理的目的，不外乎防止腐蚀、改善油漆附着力、改善润滑状况、以及改变电特性等。为了达到上述目的，需要改进金属表面的特性。在金属表面处理中，其预处理是最为关键的一步，涉及到相当广泛的
当前金属材料保护的主要方法有封闭保护，如上漆、磷化，通过在金属表面形成一层保护膜起到隔绝空气的目的；阴极阳极保护，如电镀铬或锌，通过在金属表面镀一层更容易被氧化或更不容易被氧化的金属，使之减缓对基体金属的氧化速度。金属腐蚀一般发生在金属表面，因此，通过对低成本的常规低碳钢进行表面合金化处理，使其表面状态达到甚至高于特殊钢的性能，是一种简单易行的处理工艺。并且这种方法也将大大降低成本。因此，表面合金化是研究钢铁防护处理技术关注的热点。目前，金属表面合金化，按实现手段可分类如下1，改变金属表面的合金成分。主要有热扩渗、渗镀等；2，金属表面覆盖技术。主要有精密表面冶金(离子冶金)，涂层表面冶金，薄膜表面冶金等；3，改善金属表面的金相组织，使表层组织强化，包括感应加热淬火、电子束、激光等高能量密度的表面处理。目前国内外有很多这方面的研究。例如，中国专利01201956. 9介绍了一种既激光表面合金化铁道钢轨的方法。该方法是通过激光束熔化钢轨表面基材与添加的合金化材料形成激光合金层。结果表明，激光合金化铁道钢轨耐磨性和韧性均优。中国专利00121473. X介绍了一种表面合金化织布钢综及其生产方法，以织布钢表面合金层为支撑面，提高了钢综的使用寿命。中国专利200610107395.0提出了一种中锰钢表面合金化处理方法，通过控制中锰钢成分含量和熔炼工艺从而提高中锰钢耐磨性的目 的。中国专利00119495. X介绍了一种低碳钢表面合金化工艺，通过在低碳钢表面闪镀方法预制一层或复层耐腐蚀金属镍，钴，铬，然后在合金化炉进行合金化处理。从而实现对大件金属进行批量处理和连续化工业生产。中国专利97194171. 8介绍了表面合金化的高温合金，提供了一种具有富含硅和镍扩渗防护层。中国专利01810058. 9介绍了表面合金化的高温合金，提供了一种合金化部件，包含基础合金和富集硅和铬的扩散阻挡层，在表面合金化的部件最外表面产生补充的氧化铬或氧化铝保护性氧化皮。中国专利96217077介绍了高硬度耐强沸酸腐蚀渗硅钢管，其渗硅钢管高硬度，抗强沸酸腐蚀、抗磨损、高温抗氧化等综合性能比lCrl8Ni9Ti钢、钛合金高几倍至几十倍。本专利技术是本专利技术是通过球磨得到的纳米级硅铁粉涂覆到低碳钢表面，利用氢气分下高温环境均匀的渗入低碳钢表面，使得表面硅含量达到19T2. 8%，从而达到通过简单的工艺提高低碳钢表面硬度和耐腐蚀性能的目的。研究
技术实现思路
本专利技术的目的是提供。本专利技术采用如下技术方案 a.首先将普通冷轧低碳钢表面打磨光滑，并在10(Tl50°C，保持5 20小时进行时效处理，稳定钢板的组织和尺寸； b.将球磨好的纳米级硅铁粉涂覆到低碳钢表面，覆盖层厚度为10U nTlOO u m ;硅铁粉的平均粒径为IOO-1lOnm ;硅铁粉的化学成分为Si 43. 6wt%, Fe 56. 4wt% ； c.将覆盖纳米层的钢板置于氢气气氛炉内。在氢气气氛下升温速率控制在1(T20°C/ min升温至70(Tl00(rC，保温时间为2飞h，随炉冷却；最终达到表面合金化。本专利技术的优点是工艺简单易行。通过在钢板表面涂覆纳米级硅铁粉，降低热渗温度，在氢气分下，高活性硅原子利用还原时候高温环境均匀的渗入冷轧低碳钢表面；同时可以控制涂覆纳米级硅铁粉厚度来达到控制表面硅含量的目的，极大的提高冷轧低碳钢表面硬度及其耐腐蚀性能。本专利技术可使低碳钢表面硅含量达到广2.8%。具体实施例方式现将本专利技术具体实施案例叙述于后。实施例一1.首先将普通低碳钢表面打磨光滑，并在150°C，保持8小时进行时效处理，稳定钢板的组织和尺寸。2.将球磨好的纳米级硅铁粉涂覆到低碳钢表面，覆盖层厚度为32 ilm。3.将覆盖纳米层的钢板置于氢气气氛炉内。在氢气气氛下升温速率控制在15°C /min升温至700°C，保温时间为4h，随炉冷却。然后将处理后的钢板进行维氏硬度测试并通过塔菲尔试验测其腐蚀性能。 实施例二1.首先将普通低碳钢表面打磨光滑，并在150°C，保持8小时进行时效处理，稳定钢板的组织和尺寸。2.将球磨好的纳米级硅铁粉涂覆到低碳钢表面，覆盖层厚度为56 u m。3.将覆盖纳米层的钢板置于氢气气氛炉内。在氢气气氛下升温速率控制在15°C /min升温至700°C，保温时间为4h，随炉冷却。然后将处理后的钢板进行维氏硬度测试并通过塔菲尔试验测其腐蚀性能。 实施例三1.首先将普通低碳钢表面打磨光滑，并在150°C，保持8小时进行时效处理，稳定钢板的组织和尺寸。2.将球磨好的纳米级硅铁粉涂覆到低碳钢表面，覆盖层厚度为94 iim。3.将覆盖纳米层的钢板置于氢气气氛炉内。在氢气气氛下升温速率控制在15°C /min升温至1000°C，保温时间为4h，随炉冷却。然后将处理后的钢板进行维氏硬度测试并通过塔菲尔试验测其腐蚀性能。 实施例四1.首先将普通低碳钢表面打磨光滑，并在150°C，保持8小时进行时效处理，稳定钢板的组织和尺寸。2.将球磨好的纳米级硅铁粉涂覆到低碳钢表面，覆盖层厚度为22 u m。 3.将覆盖纳米层的钢板置于氢气气氛炉内。在氢气气氛下升温速率控制在15°C /min升温至700°C，保温时间为4h，随炉冷却。然后将处理后的钢板进行维氏硬度测试并通过塔菲尔试验测其腐蚀性能。 实施例五1.首先将普通低碳钢表面打磨光滑，并在150°C，保持8小时进行时效处理，稳定钢板的组织和尺寸。2.将球磨好的纳米级硅铁粉涂覆到低碳钢表面，覆盖层厚度为58 u m。3.将覆盖纳米层的钢板置于氢气气氛炉内。在氢气气氛下升温速率控制在15°C /min升温至700°C，保温时间为2h，随炉冷却。然后将处理后的钢板进行维氏硬度测试并通过塔菲尔试验测其腐蚀性能。实施例六1.首先将普通低碳钢表面打磨光滑，并在150°C，保持8小时进行时效处理，稳定钢板的组织和尺寸。2.将球磨好的纳米级硅铁粉涂覆到低碳钢表面，覆盖层厚度为53 iim。3.将覆盖纳米层的钢板置于氢气气氛炉内。在氢气气氛下升温速率控制在15°C /min升温至700°C，保温时间为6h，随炉冷却。然后将处理后的钢板进行维氏硬度测试并通过塔菲尔试验测其腐蚀性能。 表I测得实施例所有样品的维氏硬度，以及塔菲尔测试比较 X画xXilft糧纳聚处理g度傑2时间维ft硬度 Stt电流密度禽例层厚度(,) CO(h)(H7) C10'3A/c 2) 普通冷轧篏鑛铜070041353 1 42实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应用硅铁粉在低碳钢表面合金化的工艺方法，其特征在于具有以下的过程和步骤：a.首先将普通冷轧低碳钢的表面打磨光滑，然后在100～150℃保温5～20小时进行时效处理，以稳定钢板的组织和尺寸；b.将球磨好的纳米级硅铁粉涂覆到低碳钢表面，覆盖层厚度为10μm～100μm；硅铁粉的平均粒径为100?110nm；硅铁粉的化学成分为：Si43.6wt%，Fe56.4wt%；c.将覆盖纳米层的钢板置于氢气气氛炉内，在此气氛下升温速率控制在10～20℃/min，升温至700～1000℃，保温时间为2～6h，然后随炉冷却；最终达到表面合金化。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：钟庆东，钟齐军，王毅，蒋继波，周琼宇，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：