一种提高热处理QPQ化合层厚度的方法与流程

    专利查询2026-09-18  19


    本发明属于金属表面处理,具体涉及一种提高热处理qpq化合层厚度的方法。


    背景技术:

    1、qpq(quench-polish-quench,淬火-抛光-淬火)技术的实质是低温盐浴渗氮+盐浴氧化或低温盐浴氮碳共渗+盐浴氧化,它是一种金属零件表面改性技术,具有高抗蚀、高耐磨、微变形的优点。经qpq技术处理的工件表面为fe3o4氧化膜,其抗蚀性远高于镀铬、镀镍等表面防护技术的水平,中碳钢经qpq处理后在很多领域可以代替不锈钢。同时,qpq工艺可以代替发黑、磷化和镀镍等传统防腐蚀工艺。

    2、目前,qpq技术所具有的高抗蚀性引起了有关行业,尤其是石油、化工等腐蚀问题较为严重的行业的极大关注。但是,在对工件进行氮化的前,需要对工件进行清洗、除油、除锈和机械加工时附着在工件表面的金属屑,以及切削时冷却润滑油以及某些金属清洗剂的残留物,在工件表面上以表面膜的形式存在,会阻碍工件表面对氮和碳的吸收,现在的工件进行清洗时多以简单的高压水流进行冲洗,导致工件表面清洗不彻底,不仅影响渗氮效果,进而影响后期对工件表面进行qpq处理,降低模具寿命,也会在渗氮过程中污染固体盐及qpq盐浴盐,给加工带来了不便,使得渗氮效果较差,导致材料出现耐磨性、抗蚀性、强度和韧性较差的问题。


    技术实现思路

    1、本发明的目的在于提供一种提高热处理qpq化合层厚度的方法,以解决背景技术所提及的技术的问题之一。

    2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现:

    3、一种提高热处理qpq化合层厚度的方法,包括以下步骤:

    4、s1、前处理:将工件进行机械除油、除锈、擦干、喷丸处理;

    5、s2、前清洗:将工件放入含有清洗液的超声波清洗机中进行清洗,清洗后进入漂洗槽进行漂洗,吹干;所述清洗液包括以下重量份原料:

    6、非离子表面活性剂8-12份、硅酸钠1-3份、聚二甲基硅氧烷0.5-1份、乙二胺四乙酸二钠1-3份、改性二氧化硅3-6份、水65-80份;

    7、s3、预热:将工件放入预热炉进行预热处理;

    8、s4、氮化:将预热后的工件放入氮化炉中进行氮化处理;

    9、s5、氧化:将氮化后的工件进行滴盐处理后,放入氧化炉中进行氧化处理;

    10、s6、后清洗:将氧化后的工件进行滴盐处理后,放入淬火水槽进行淬水冷却,完全冷却后进行漂洗,吹干;

    11、s7、封闭:对工件进行封闭处理;

    12、s8、检验、包装:对工件进行检验,质检合格后,即完成处理。

    13、进一步地,s2中所述非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚和壬基酚聚氧乙烯醚中的至少一种。与其他表面活性剂相比,非离子表面活性剂不具有带电荷的自由基,可以通过氢键与水分子发生相互作用,在水中稳定性优良。

    14、进一步地,所述改性二氧化硅通过如下步骤制备:

    15、将二氧化硅加入去离子水中,超声分散、搅拌后,加入海藻酸钠,搅拌反应,冷冻干燥后浸泡在氯化钙溶液中,搅拌反应,洗涤、干燥,得到改性二氧化硅。上述技术方案中,改性二氧化硅由多孔海藻酸钠与多孔二氧化硅在冷冻干燥以及钙离子交联的条件下制备而成,同时发挥出海藻酸钠和二氧化硅的吸附作用,可以极大地吸附溶液中多种油类和固体颗粒等,将油等污染物快速地吸附在孔内,具有优异的吸附量。同时,制备出的改性二氧化硅材料多孔,可悬浮在溶剂中,且易于回收,可多次使用。

    16、进一步地,二氧化硅、去离子水、海藻酸钠和氯化钙溶液的用量比为0.3-0.5g:25ml:1g:40ml。

    17、进一步地,所述清洗液的制备方法如下:按重量份将非离子表面活性剂、硅酸钠、聚二甲基硅氧烷、乙二胺四乙酸二钠、改性二氧化硅和水进行混合,即得。

    18、进一步地,s2中超声清洗机中温度为60-70℃,清洗时间为8-10min。

    19、进一步地,s2中超声波清洗机每清洗40炉更换1次清洗液。

    20、进一步地,s2漂洗方式为:通入压缩空气,进入一次漂洗槽清水漂洗5-8min,随后进入二次漂洗槽清水漂洗2-3min。

    21、进一步地,s3中预热温度为360±10℃,预热时间为180-200min。

    22、进一步地,s4中氮化温度为490±10℃,氮化时间为480-500min。

    23、进一步地,s4氮化炉中采用氮化盐进行氮化反应,所述氮化盐为氰酸根型基盐,其中氰酸根浓度为32%-39%。

    24、进一步地,s5中氧化温度为400±10℃,氧化时间为15-20min。

    25、进一步地,s6中所述漂洗的具体方法为:通入压缩空气,进入第一漂洗槽清水漂洗10-15min,随后进入第二漂洗槽清水漂洗1-5min。

    26、进一步地,s6中,淬火水槽每20炉换水1次,第1漂洗槽每60炉换水1次,第2漂洗槽每80炉换水1次。

    27、本发明的有益效果:

    28、本发明所提供的一种提高热处理qpq化合层厚度的方法,首先将工件材料进行前清洗,在超声波清洗机中采用本发明中自制的清洗液,其对金属工件表面的有机物以及水性物质具有优良的清洗能力,有效地清除工件材料表面的颗粒、无机盐、金属污染物和有机污染物等,再将工件材料放入氮化炉与氰酸根型基盐进行渗氮反应,经过氮化处理后盐浴中的活性单原子不断向工件表面扩散,渗入到工件的内部,并最终形成较厚的保护层,提高工件表面性能,大大地提高了工件材料表面化合层的硬度、耐磨性能和耐蚀性能。

    29、进一步地,本发明中所制备的清洗液的配方中未含有磷元素,在使用之后,排放掉的污水其对环境影响小,能有效的保护环境,而且该清洗液对油污等具有较强的清洁能力,可实现对工件表面油污和脏物等清理,有助于后续加工程序,提高经过热处理qpq后工件表面化保护层的硬度、耐磨性能和耐蚀性能等。同时,所制备的改性二氧化硅制备简单、绿色且低价,还易分离回收,可循环使用多次,适合大规模生产应用。



    技术特征:

    1.一种提高热处理qpq化合层厚度的方法,其特征在于,包括以下步骤:

    2.根据权利要求1所述的一种提高热处理qpq化合层厚度的方法,其特征在于,s2中所述非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚和壬基酚聚氧乙烯醚中的至少一种。

    3.根据权利要求1所述的一种提高热处理qpq化合层厚度的方法,其特征在于,所述改性二氧化硅通过如下步骤制备:

    4.根据权利要求1所述的一种提高热处理qpq化合层厚度的方法,其特征在于,二氧化硅、去离子水、海藻酸钠和氯化钙溶液的用量比为0.3-0.5g:25ml:1g:40ml。

    5.根据权利要求1所述的一种提高热处理qpq化合层厚度的方法,其特征在于,s2中超声清洗机中温度为60-70℃,清洗时间为8-10min。

    6.根据权利要求1所述的一种提高热处理qpq化合层厚度的方法,其特征在于,s2漂洗方式为:通入压缩空气,进入一次漂洗槽清水漂洗5-8min,随后进入二次漂洗槽清水漂洗2-3min。

    7.根据权利要求1所述的一种提高热处理qpq化合层厚度的方法,其特征在于,s3中预热温度为360±10℃,预热时间为180-200min。

    8.根据权利要求1所述的一种提高热处理qpq化合层厚度的方法,其特征在于,s4中氮化温度为490±10℃,氮化时间为480-500min;

    9.根据权利要求1所述的一种提高热处理qpq化合层厚度的方法,其特征在于,s5中氧化温度为400±10℃,氧化时间为15-20min。

    10.根据权利要求1所述的一种提高热处理qpq化合层厚度的方法,其特征在于,s6中所述漂洗的具体方法为:通入压缩空气,进入第一漂洗槽清水漂洗10-15min,随后进入第二漂洗槽清水漂洗1-5min。


    技术总结
    本发明公开了一种提高热处理QPQ化合层厚度的方法,属于金属表面处理技术领域,包括以下步骤:S1、前处理;S2、前清洗:将工件放入含有清洗液的超声波清洗机中进行清洗,清洗后进入漂洗槽进行漂洗,吹干;所述清洗液包括以下重量份原料:非离子表面活性剂8‑12份、硅酸钠1‑3份、聚二甲基硅氧烷0.5‑1份、乙二胺四乙酸二钠1‑3份、改性二氧化硅3‑6份、水65‑80份;S3、预热:将工件放入预热炉进行预热处理;S4、氮化;S5、氧化;S6、后清洗;S7、封闭:对工件进行封闭处理;S8、检验、包装。经过热处理QPQ工艺的工件具有一定的渗层厚度,大大地提高工件材料表面化合层的硬度、耐磨性能和耐蚀性能。

    技术研发人员:吴定涛
    受保护的技术使用者:遵义金业机械铸造有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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