产生经渗氮或碳氮共渗的钢制零件的耐腐蚀表面的方法技术

本发明专利技术涉及用于产生经渗氮或碳氮共渗的钢制零件的粗糙度轮廓高度Ｒｚ≥１．５μｍ的耐腐蚀表面的方法，其包括以下方法步骤：对经渗氮或碳氮共渗的零件的表面进行氧化作为第一氧化步骤，在紧接着的氧化步骤中对零件表面进行至少一次第二氧化，在最后一次氧化之后紧接着的最终方法步骤中抛光零件表面。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于。
技术介绍
几十年来采用钢表面的渗氮和碳氮共渗以提高钢制零件的耐磨强度和疲劳强度。 已知成千上万的应用，例如在汽车制造中曲轴的渗氮和凸轮轴的碳氮共渗。渗氮和碳氮共渗是非常相似的过程。在渗氮的情况下将元素氮引入零件表面， 而在碳氮共渗的情况下氮和以更小程度的碳扩散进入零件表面。这些过程一般在540至 630°C，通常在580至610°C的温度下进行。由于加工时间更短，在工业技术上更强烈地实施 碳氮共渗。碳氮共渗可以在气体中，在等离子体中或者在熔融的盐中实施。在碳氮共渗中，在零件表面上形成紧密的铁氮化物层，其中在钢合金化时还包含 合金元素的氮化物和碳氮化物。该层称作“连接层”。其除了位于其下方的扩散区以外首先 为硬度、韧性和耐磨性的提高负责。连接层的厚度取决于材料、加工时间和温度，通常约为 20umo在外部区域，该连接层总是多孔的，即具有细孔。该所谓的多孔区一般到达连接层 的层厚度的10至50%的深度。在连接层厚度为20iim时，多孔区一般为2至lOiim。已知若在碳氮共渗之后接着进行表面氧化，则经渗氮或碳氮共渗的钢材表面除了 上述的耐磨强度以外还具有高的耐腐蚀性。通过氧化而在连接层上产生薄的紧密的铁氧化 物层，其可以是一微米至若干微米厚的一小部分。此外，连接层的孔用铁氧化物填充。因此 在经碳氮共渗的表面上产生钝化层，其主要由黑色的铁氧化物磁铁矿(Fe304)组成，并赋予 零件高的耐腐蚀性。可以利用气体如二氧化碳、氮氧化物或水蒸汽进行经碳氮共渗的层的氧化。还可 将熔融的盐用于氧化，通常利用由碱金属氢氧化物、碱金属硝酸盐、碱金属亚硝酸盐以及碱 金属碳酸盐组成的盐混合物。因此，经处理的即经碳氮共渗和氧化的零件除了提高的耐磨性以外还具有显著提 高的耐腐蚀性。例如若表面在熔融的盐中进行碳氮共渗，则依照标准DIN EN ISO 9227 2006测得的未经合金化的钢材C15对于浓度为1 %的食盐溶液在35°C下的耐腐蚀性从1小 时提高到12至24小时。但是若零件表面在碳氮共渗之后还额外进行氧化，则进一步提高 耐腐蚀性至500小时以上的数值。由此超过用于类似目的的通常电镀的层如镍或硬铬的耐 腐蚀性。此外，经碳氮共渗和后期氧化的层具有令人愉快的装饰性黑颜色。但是除了钢材表面的碳氮共渗和氧化的这些积极方面以外，还产生经常被忽略的 问题。许多零件，如液压缸、气压弹簧、球头销钉、球形万向节、气压缸，不得超过功能面 上的一定粗糙度。但是现在通过渗氮或碳氮共渗提高了零件表面的粗糙度。随后的氧化仅 微不足道地提高粗糙度。Rz值测量被证明是表面的粗糙度或粗糙度改变的度量，因此称作 最大粗糙度轮廓高度(Rauheitsprofilh6he)，并且是根据标准DIN EN ISO 4287测得的。对 于上述的零件，允许的粗糙度界限是Rz值为1. 5 y m。作为经验规则，以下零件被看作是在水力学、气体力学或气压弹簧中使用的零 件用于这些功能领域中的零件不得超过Rz = 1.5i!m的粗糙度。一般而言，这些零 件的粗糙度甚至低于1. 0 y m Rz。实践经验教导，未经处理的零件的0. 5至1. 5i!m Rz的起始粗糙度通过在熔融的 盐中的碳氮共渗而变为两倍至三倍，并通过随后的氧化而提高至初始Rz值的四倍，例如在 初始状态Rz = 1 P m，在碳氮共渗之后变为Rz = 3 y m，而在碳氮共渗及氧化之后变为Rz = 3. 5 至 4u m。该粗糙度必须通过抛光零件而再次回到所需的低于1. 5 y m的Rz值，通常低于Rz =lum.为此，在工业技术上以如下方式实施除了在包括氰酸盐、氰化物和碳酸盐的盐熔体中进行碳氮共渗以外，将零件送入 包括碱金属氢氧化物、碱金属碳酸盐、碱金属硝酸盐和碱金属亚硝酸盐的氧化性熔体，并在 此于表面上氧化。同时氧化附着的残余的碳氮共渗熔体，换而言之，在盐浴中碳氮共渗的零 件上附着的氰酸盐和少量的氰化物被氧化成碳酸盐。随后将零件在水中浸冷。然后其已经 具有所期望的黑颜色、耐磨性和耐腐蚀性。但是，如前所述，粗糙度过高，是起始粗糙度的两 倍、三倍或者甚至四倍的数值。因此，将零件从装料支架取下，并抛光。在此，利用抛光圆 盘、抛光带，通过用玻璃珠喷射或者通过在振动抛光机中用抛光石磨光，从而在经氧化的表 面上再次产生大约Rz = 1 P m或者更低的符合要求的粗糙度。但是通过所述抛光会去除一部分耐腐蚀的钝化层，从而导致在经过一次氧化和抛 光之后残留的层的耐腐蚀性不再满足要求。因此，再一次将经渗氮、氧化和抛光的零件安装 在装料支架上，并引入氧化性盐熔体中历时15至60分钟，通常为30分钟。在此，将通过抛 光损害的表面重新氧化，并进行准(拟)修复。在与第一次氧化相同的氧化熔体中进行第 二次氧化。在该第二次氧化中，因为孔已经被氧化，而且连接层的尖端已经被去除，所以不 会明显提高粗糙度。在第二次氧化之后，再次将零件在水中浸冷，可能利用毡轮或织巾在不 使用研磨介质的情况下擦净，或者清除水斑和附着的表面污物，并加油。然后其是安装完毕 的。该方法在技术上称作QPQ法。缩写代表淬火_抛光-淬火。在此，“Q”均代表在氧化 性盐熔体中氧化。该方法在气压弹簧的球形万向节销钉或连杆的情况下获得突出的耐腐蚀性以及 粗糙度值Rz < 1. 5 ym，通常甚至低于0.7 ym的足够光滑且耐磨的表面。但是，该目前在大规模上通常的方法具有重大的经济上的缺点。在氧化表面之后， 必须将零件从装料支架取下，并设置在抛光机上。在抛光之后，必须重新清洁部件，并通常 以手工操作再一次将其安装在装料支架上，从而在QPQ方法流程中送至第二次氧化。
技术实现思路
本专利技术是基于以下目的，提供用于产生经渗氮或碳氮共渗的具有低粗糙度的耐腐 蚀表面的零件的合理的方法。根据本专利技术的第一实施方案，用于产生经渗氮或碳氮共渗的钢制零件的粗糙度轮 廓高度Rz > 1. 5 y m的耐腐蚀表面的方法包括以下方法步骤对经渗氮或碳氮共渗的零件 的表面进行氧化作为第一氧化步骤，在紧接着的氧化步骤中对零件表面进行至少一次第二6氧化，在最后一次氧化之后紧接着的最终方法步骤中抛光零件表面。根据本专利技术的第二实施方案，用于产生经渗氮或碳氮共渗的钢制零件的粗糙度轮 廓高度Rz < 1. 5 y m的耐腐蚀表面的方法包括以下方法步骤在包含锂离子的盐熔体中对 经渗氮或碳氮共渗的零件的表面进行氧化，在氧化之后紧接着的最终方法步骤中抛光零件 表面。在本专利技术的两个实施方案中，在经渗氮或碳氮共渗的钢制零件的情况下，合理产 生具有低粗糙度高度的耐腐蚀的表面。这是由于，零件表面的抛光仅为表面处理的最后的 方法步骤。由此，仅需将零件安装在支架上一次，其中在该支架上不仅对零件进行渗氮或碳 氮共渗。而且还实施用于产生耐腐蚀表面的所有的氧化步骤，从而在将零件取下之后仅仅 必须实施作为最后的方法步骤的抛光。与现有技术已知的同样获得低粗糙度的耐腐蚀的零件表面的QPQ法不同，氧化处 理不再必须被抛光步骤中断，从而省略了目前所需的多次安装和取下零件。与提供在粗糙度和耐腐蚀性方面的相同结果的QPQ加工顺序相比，根据本专利技术的 方法使加工时间缩短约25%，并且节省加工成本20至35%。本专利技术方法的前提是本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于产生经渗氮或碳氮共渗的钢制零件的粗糙度轮廓高度Ｒｚ≤１．５μｍ的耐腐蚀表面的方法，其包括以下方法步骤：对经渗氮或碳氮共渗的零件的表面进行氧化作为第一氧化步骤，在紧接着的氧化步骤中对零件表面进行至少一次第二氧化，在最后一次氧化之后紧接着的最终方法步骤中抛光零件表面。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：U鲍迪斯，
申请(专利权)人：杜费里特有限责任公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]