一种提高金属氧化韧性的表面处理方法

技术领域

本发明涉及金属表面处理技术领域，具体涉及一种提高金属氧化韧性的表面处理方法。

背景技术

金属在加工、处理及使用过程中经常会发生不同程度的氧化、腐蚀等，降低金属材料或金属设备的使用寿命，因此，需要对金属表面进行处理，增加其抗氧化、韧性、耐腐等能力，延长使用寿命。

中国专利文献公开号公开了CN108115881A一种金属表面处理工艺，该工艺包括以下步骤：将待处理的金属件经过脱脂、过水、碱蚀、中和、过水、酸蚀、过水步骤后，在16-40V的电压下、在阳极氧化处理液中阳极氧化5-60分钟，得到阳极氧化金属件；将阳极氧化金属件在40-60摄氏度下，在碳酸钠溶液中处理0.5-5分钟后、继续在磷酸盐溶液中连续处理2次，每次处理0.5-5分钟，干燥后得到已处理金属件，该文献中给出了金属与树脂结合的技术方案，而对于金属其韧性、易被氧化，同时本专利提高其氧化、韧性的方法不能得知，因而需要进一步的进行改善处理。

因此，本发明提供了一种可提高金属氧化、韧性的表面处理方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高金属氧化韧性的表面处理方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明提供了一种提高金属氧化韧性的表面处理方法，包括以下步骤：

步骤一，金属件的初处理：将金属件与活化研磨剂一同加入到反应釜中，随后再加入乙醇介质，然后以1000-1500r/min的转速进行高速搅拌30-40min，搅拌结束，然后再超化处理10-20min，即可；

步骤二，盐浴处理：将金属件送入到盐浴炉中，然后加入盐浴液，盐浴温度为500-600℃，盐浴时间为3-6min，即可；

步骤三，热处理：将金属件先置于600-700℃下先热活10-20min，然后送入到淬火炉中进行淬火处理，最后在回火，最后水冷至室温；

步骤四，氧化预处理：将金属件先采用电晕处理，然后再采用冷等离子体进行处理，交替1-3次，即可；

步骤五，喷射处理；将喷射剂采用喷射机进行高压喷射处理，喷射机的喷射速率为1-4m/s，喷射压力为1-5MPa，即可。

优选地，所述步骤一中活化研磨剂的制备方法为：将膨润土先置煅烧炉中煅烧，煅烧温度为300-400℃，煅烧时间为25-35min，然后于研磨机中进行研磨，过200-1000目，随后置于稀土氯化镧溶液中超声分散20-30min、超声功率为200-300W，然后于60-70℃下干燥10-20min，得到活化研磨剂。

优选地，所述超化处理的超声功率为500-1000W，超声时间为30-40min。

优选地，所述步骤二中超化处理的超声功率为750W，超声时间为35min。

优选地，所述盐浴液的制备方法为：将硝酸钾溶液、硝酸钠溶液按照重量比2:1混合配制成盐溶剂，然后加入到磁力搅拌器中，随后再加入盐溶剂总量5-9%的二氧化硅，然后启动搅拌器，搅拌转速为400-1000r/min，搅拌时间为35-45min，随后再加入氢氧化钠将溶液的pH调至为11.0，即可。

优选地，所述热处理中淬火处理的温度先升高至720-750℃，保温20-30min；然后退火至350-400℃，保温45-55min，最后采用-2℃的水进行水冷处理，即可。

优选地，所述淬火处理的温度先升高至735℃，保温25min；然后退火至375℃，保温50min，最后采用-2℃的水进行水冷处理，即可。

优选地，所述电晕处理采用电晕仪进行处理，电晕处理的电压为6-12kV，电晕时间为1-4min。

优选地，所述冷等离子体的处理功率为180-220W，气体流量为4-7L/min。

优选地，所述喷射剂包括以下重量份原料：硼化锆20-30份、碳化锆10-20份、硅灰石粉2-5份。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

（1）本发明先制备活化研磨剂，活化研磨剂以膨润土为基体，膨润土采用煅烧的方式先进行活化，然后研磨，目的将其细化颗粒，最后与稀土物复配，进一步的提高其活性，同时利用膨润土片层状结构，方便将金属表面进行预处理，继而将金属表面层破化，促使金属表面活性提高，金属件与活化研磨剂再高速搅拌、超化的条件下，可促使金属与活化研磨剂进行高速碰撞，从而使表面结构完全破化，更有利于后续的盐浴等处理，为后续处理提供了基础条件。

（2）本发明通过活化研磨剂对金属件处理后，表面层被破化，继而盐浴液更易渗透到金属件结构层内，通过盐浴剂与二氧化硅配合，共同作用金属件，二氧化硅活性高，再碱性条件下形成溶液剂，能够提高其流动性，从而增强其在金属件内的流动，继而进一步的提高金属件的活化效果，从而在后续的热处理工艺中，将金属件进行相应的相变，降低了金属件的晶粒尺寸，使产生裂纹所需应力及裂纹临界扩展应力提高，从而提高金属件的韧性。

（3）本发明将金属件进行氧化预处理，先采用电晕处理，然后再采用冷等离子体进行处理，提高金属件的表面活性，继而喷射剂在喷射中更易与金属件结合，从而涂覆在金属件中，喷射剂以硼化锆、碳化锆配合将金属件进行镀层，从而提高材料的抗氧化性能，而硅灰石粉加入，由于硅灰石粉具有针状结构，能够增加镀层的紧密性，继而提高材料的抗氧化性能。

具体实施方式

下面结合具体实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

本实施例的一种提高金属氧化韧性的表面处理方法，包括以下步骤：

步骤一，金属件的初处理：将金属件与活化研磨剂一同加入到反应釜中，随后再加入乙醇介质，然后以1000r/min的转速进行高速搅拌30min，搅拌结束，然后再超化处理10min，即可；

步骤二，盐浴处理：将金属件送入到盐浴炉中，然后加入盐浴液，盐浴温度为500℃，盐浴时间为3min，即可；

步骤三，热处理：将金属件先置于600℃下先热活10min，然后送入到淬火炉中进行淬火处理，最后在回火，最后水冷至室温；

步骤四，氧化预处理：将金属件先采用电晕处理，然后再采用冷等离子体进行处理，交替1次，即可；

步骤五，喷射处理；将喷射剂采用喷射机进行高压喷射处理，喷射机的喷射速率为1m/s，喷射压力为1MPa，即可。

本实施例的步骤一中活化研磨剂的制备方法为：将膨润土先置煅烧炉中煅烧，煅烧温度为300℃，煅烧时间为25min，然后于研磨机中进行研磨，过200目，随后置于稀土氯化镧溶液中超声分散20min、超声功率为200W，然后于60℃下干燥10min，得到活化研磨剂。

本实施例的超化处理的超声功率为500W，超声时间为30min。

本实施例的盐浴液的制备方法为：将硝酸钾溶液、硝酸钠溶液按照重量比2:1混合配制成盐溶剂，然后加入到磁力搅拌器中，随后再加入盐溶剂总量5%的二氧化硅，然后启动搅拌器，搅拌转速为400r/min，搅拌时间为35min，随后再加入氢氧化钠将溶液的pH调至为11.0，即可。

本实施例的热处理中淬火处理的温度先升高至720℃，保温20min；然后退火至350℃，保温45min，最后采用-2℃的水进行水冷处理，即可。

本实施例的电晕处理采用电晕仪进行处理，电晕处理的电压为6kV，电晕时间为1min。

本实施例的冷等离子体的处理功率为180W，气体流量为4L/min。

本实施例的喷射剂包括以下重量份原料：硼化锆20份、碳化锆10份、硅灰石粉2份。

实施例2：

本实施例的一种提高金属氧化韧性的表面处理方法，包括以下步骤：

步骤一，金属件的初处理：将金属件与活化研磨剂一同加入到反应釜中，随后再加入乙醇介质，然后以1500r/min的转速进行高速搅拌40min，搅拌结束，然后再超化处理20min，即可；

步骤二，盐浴处理：将金属件送入到盐浴炉中，然后加入盐浴液，盐浴温度为600℃，盐浴时间为6min，即可；

步骤三，热处理：将金属件先置于700℃下先热活20min，然后送入到淬火炉中进行淬火处理，最后在回火，最后水冷至室温；

步骤四，氧化预处理：将金属件先采用电晕处理，然后再采用冷等离子体进行处理，交替3次，即可；

步骤五，喷射处理；将喷射剂采用喷射机进行高压喷射处理，喷射机的喷射速率为4m/s，喷射压力为5MPa，即可。

本实施例的步骤一中活化研磨剂的制备方法为：将膨润土先置煅烧炉中煅烧，煅烧温度为400℃，煅烧时间为35min，然后于研磨机中进行研磨，过1000目，随后置于稀土氯化镧溶液中超声分散30min、超声功率为300W，然后于70℃下干燥20min，得到活化研磨剂。

本实施例的超化处理的超声功率为1000W，超声时间为40min。

本实施例的盐浴液的制备方法为：将硝酸钾溶液、硝酸钠溶液按照重量比2:1混合配制成盐溶剂，然后加入到磁力搅拌器中，随后再加入盐溶剂总量9%的二氧化硅，然后启动搅拌器，搅拌转速为1000r/min，搅拌时间为45min，随后再加入氢氧化钠将溶液的pH调至为11.0，即可。

本实施例的热处理中淬火处理的温度先升高至750℃，保温30min；然后退火至400℃，保温55min，最后采用-2℃的水进行水冷处理，即可。

本实施例的电晕处理采用电晕仪进行处理，电晕处理的电压为12kV，电晕时间为4min。

本实施例的冷等离子体的处理功率为220W，气体流量为7L/min。

本实施例的喷射剂包括以下重量份原料：硼化锆30份、碳化锆20份、硅灰石粉5份。

实施例3：

本实施例的一种提高金属氧化韧性的表面处理方法，包括以下步骤：

步骤一，金属件的初处理：将金属件与活化研磨剂一同加入到反应釜中，随后再加入乙醇介质，然后以1250r/min的转速进行高速搅拌35min，搅拌结束，然后再超化处理15min，即可；

步骤二，盐浴处理：将金属件送入到盐浴炉中，然后加入盐浴液，盐浴温度为550℃，盐浴时间为4.5min，即可；

步骤三，热处理：将金属件先置于650℃下先热活15min，然后送入到淬火炉中进行淬火处理，最后在回火，最后水冷至室温；

步骤四，氧化预处理：将金属件先采用电晕处理，然后再采用冷等离子体进行处理，交替2次，即可；

步骤五，喷射处理；将喷射剂采用喷射机进行高压喷射处理，喷射机的喷射速率为2.5m/s，喷射压力为3MPa，即可。

本实施例的步骤一中活化研磨剂的制备方法为：将膨润土先置煅烧炉中煅烧，煅烧温度为350℃，煅烧时间为30min，然后于研磨机中进行研磨，过200-1000目，随后置于稀土氯化镧溶液中超声分散25min、超声功率为250W，然后于66℃下干燥15min，得到活化研磨剂。

本实施例的步骤二中超化处理的超声功率为750W，超声时间为35min。

本实施例的盐浴液的制备方法为：将硝酸钾溶液、硝酸钠溶液按照重量比2:1混合配制成盐溶剂，然后加入到磁力搅拌器中，随后再加入盐溶剂总量7%的二氧化硅，然后启动搅拌器，搅拌转速为700r/min，搅拌时间为40min，随后再加入氢氧化钠将溶液的pH调至为11.0，即可。

本实施例的淬火处理的温度先升高至735℃，保温25min；然后退火至375℃，保温50min，最后采用-2℃的水进行水冷处理，即可。

本实施例的电晕处理采用电晕仪进行处理，电晕处理的电压为9kV，电晕时间为2.5min。

本实施例的冷等离子体的处理功率为200W，气体流量为3.5L/min。

本实施例的喷射剂包括以下重量份原料：硼化锆25份、碳化锆15份、硅灰石粉3.5份。

对比例1：

与实施例3的材料及制备工艺基本相同，唯有不同的是未采用盐浴处理。

对比例2：

与实施例3的材料及制备工艺基本相同，唯有不同的是未采用活化研磨剂处理。

采用万能材料试验机进行产品拉伸测试，测试断裂强度；在质量分数2%的氯化钠和5%的盐酸溶液中浸泡48h，观察金属件在48h内是否腐蚀情况。

实施例1-3中本发明的金属件具有优异的断裂强度、耐腐蚀性，而本发明未采用活化研磨剂处理，断裂强度、耐腐性均有显著变劣现象。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。