一种不锈钢的表面处理工艺的制作方法

文档序号:14923828发布日期:2018-07-13 09:12
本发明属于食品机械加工制造
技术领域
,具体涉及一种不锈钢的表面处理工艺。
背景技术
:食品机械顾名思义就是对食品加工处理、生产制造类的机械,此类机械的存在极大方便了人们的生活,常见的食品机械有绞肉机、锯骨机、切菜机、搅拌机、轧面机、打蛋机、洗米机、豆浆机等等。而上述机械的加工制造通常离不开不锈钢材料的使用,具有代表性的就是304号不锈钢。虽然不锈钢具有不错的耐温、耐腐等特性,但其在作为支撑、动力等部件使用时,还需要具有良好的耐磨、耐冲击等性能,因此需要对不锈钢进行进一步的改进处理。目前对于不锈钢表面的处理方法较多,如镀锌、涂料涂覆、渗碳、渗氮处理等,其中因渗碳/渗氮处理的表层处理组织不易脱落,品质稳定,而被广泛应用。单纯的对不锈钢进行表面渗碳/渗氮处理,其表面硬度、耐腐性等改进效果不佳,对此有人通过先对不锈钢表面进行喷丸等处理后再进行渗碳/渗氮处理,此举很好的提升了整体处理的效果,但同样也存在一定缺陷,如喷丸处理后不锈钢表面易产生裂纹、孔洞等局部组织缺陷,在受到冲击外力时存在生成更大裂纹,甚至断裂的风险,同时也不利于防腐特性的增强。技术实现要素:本发明的目的是针对现有的问题,提供了一种不锈钢的表面处理工艺。本发明是通过以下技术方案实现的:一种不锈钢的表面处理工艺,包括如下步骤:(1)先将不锈钢放入除油剂中进行除油处理,然后取出用去离子水冲洗一遍后备用;(2)将步骤(1)处理后的不锈钢放入气动式喷丸机内进行喷丸处理,完成后取出备用;(3)将步骤(2)处理后的不锈钢放入到磷化处理液中进行磷化处理,20~25min后将不锈钢取出备用;所述磷化处理液中各成分及其对应含量为:磷酸二氢钠40~45g/L、磷酸10~15ml/L、硝酸钠2~5g/L、酒石酸2~3g/L、柠檬酸0.4~1g/L、植酸1.5~2.5g/L、硬脂酸锌4~6g/L、纳米二氧化钛35~40g/L,余量为水;(4)将步骤(3)处理后的不锈钢放入干燥箱内干燥处理后,再将其放入渗氮罐内,然后将渗氮剂加入到渗氮罐内,填充于不锈钢的四周并夯实,最后将渗氮罐密封进行渗氮处理,完成后取出即可。进一步的,步骤(1)中所述的除油剂为丙酮。进一步的,步骤(2)中所述的喷丸处理时喷丸的介质选择二氧化硅颗粒,其直径为0.6~0.8mm,喷嘴离不锈钢表面的距离为90~100mm,喷丸的流速为160~170m/s。进一步的,步骤(3)中所述的磷化处理时加热保持磷化处理液的温度为35~40℃,同时还施加了频率为38~42kHz的超声波进行处理。进一步的,步骤(3)中所述的纳米二氧化钛的颗粒大小为20~80nm。进一步的,步骤(4)中所述的干燥处理的温度控制为70~75℃。进一步的,步骤(4)中所述的渗氮剂是由木屑、尿素、碳酸钠、氯化铵、氯化钾按照重量比15~18:11~14:3~5:2~3:1~2混合而成。进一步的,步骤(4)中所述的渗氮处理时加热保持渗氮罐内的温度为500~600℃,保温渗氮处理1.5~2.5h后对渗氮罐进行冷却,当渗氮罐内的温度不超过90℃时将不锈钢取出,自然冷却至常温即可。现有不锈钢表面渗氮工艺中有先进行喷丸等预处理的操作,此类操作能细化不锈钢表层的晶粒,甚至使得晶粒的尺度达到纳米级,从而提高了晶界的大小,进而能提升渗氮处理的效率和渗入的深度,但此操作会在不锈钢表面产生冲击缺陷,进而会影响整体的使用特性。本发明在大量实践基础上,对现有的不锈钢渗氮处理工艺的缺陷进行了针对性的改进处理,其中仍先对不锈钢工件进行了喷丸处理,喷丸处理能细化不锈钢表面的晶粒,为后续的渗氮操作奠定基础,同时又在不锈钢表面产生了大量的微型凹坑、裂缝等,而此类组织是不利于不锈钢综合性能增强的存在,接着本发明又对不锈钢进行了特殊的磷化处理,具体是将不锈钢工件浸入到磷化处理液中,所配制的磷化处理液中含有大量的纳米二氧化钛成分,在磷化处理过程中,纳米二氧化钛会沉积在不锈钢的表面,填充于微型凹坑、裂缝内,同时生成的磷化膜会吸附固定在不锈钢的表面,对凹坑、裂缝组织内的纳米二氧化钛起到裹覆作用,最后进行了渗氮处理操作,其中磷化膜膜层薄,自身具有一定的毛细管作用,纳米二氧化钛的颗粒大小为纳米级别,两者均不影响渗氮处理的进程,随着渗氮处理的进行,不锈钢表面生成渗氮层,此时前步操作添加形成的纳米二氧化钛和磷化膜会与不锈钢的渗氮层进一步结合,消除了不锈钢表面喷丸处理产生的微型凹坑、裂缝等带来的缺陷问题,并又提升了渗氮层的致密性和复杂度,增强了渗氮处理的效果。本发明相比现有技术具有以下优点:本发明通过对各工艺步骤的合理搭配,很好的克服了现有技术的处理缺陷,提升了不锈钢的耐磨、耐腐等特性,延长了其使用寿命,改善了其综合品质,具有很好的使用价值。具体实施方式实施例1一种不锈钢的表面处理工艺,包括如下步骤:(1)先将不锈钢放入除油剂中进行除油处理,然后取出用去离子水冲洗一遍后备用;(2)将步骤(1)处理后的不锈钢放入气动式喷丸机内进行喷丸处理,完成后取出备用;(3)将步骤(2)处理后的不锈钢放入到磷化处理液中进行磷化处理,20min后将不锈钢取出备用;所述磷化处理液中各成分及其对应含量为:磷酸二氢钠40g/L、磷酸10ml/L、硝酸钠2g/L、酒石酸2g/L、柠檬酸0.4g/L、植酸1.5g/L、硬脂酸锌4g/L、纳米二氧化钛35g/L,余量为水;(4)将步骤(3)处理后的不锈钢放入干燥箱内干燥处理后,再将其放入渗氮罐内,然后将渗氮剂加入到渗氮罐内,填充于不锈钢的四周并夯实,最后将渗氮罐密封进行渗氮处理,完成后取出即可。进一步的,步骤(1)中所述的除油剂为丙酮。进一步的,步骤(2)中所述的喷丸处理时喷丸的介质选择二氧化硅颗粒,其直径为0.6~0.8mm,喷嘴离不锈钢表面的距离为90mm,喷丸的流速为160m/s。进一步的,步骤(3)中所述的磷化处理时加热保持磷化处理液的温度为35℃,同时还施加了频率为38kHz的超声波进行处理。进一步的,步骤(3)中所述的纳米二氧化钛的颗粒大小为20~80nm。进一步的,步骤(4)中所述的干燥处理的温度控制为70℃。进一步的,步骤(4)中所述的渗氮剂是由木屑、尿素、碳酸钠、氯化铵、氯化钾按照重量比15:11:3:2:1混合而成。进一步的,步骤(4)中所述的渗氮处理时加热保持渗氮罐内的温度为500℃,保温渗氮处理1.5h后对渗氮罐进行冷却,当渗氮罐内的温度不超过90℃时将不锈钢取出,自然冷却至常温即可。实施例2一种不锈钢的表面处理工艺,包括如下步骤:(1)先将不锈钢放入除油剂中进行除油处理,然后取出用去离子水冲洗一遍后备用;(2)将步骤(1)处理后的不锈钢放入气动式喷丸机内进行喷丸处理,完成后取出备用;(3)将步骤(2)处理后的不锈钢放入到磷化处理液中进行磷化处理,23min后将不锈钢取出备用;所述磷化处理液中各成分及其对应含量为:磷酸二氢钠42g/L、磷酸13ml/L、硝酸钠4g/L、酒石酸2.5g/L、柠檬酸0.8g/L、植酸2g/L、硬脂酸锌5g/L、纳米二氧化钛38g/L,余量为水;(4)将步骤(3)处理后的不锈钢放入干燥箱内干燥处理后,再将其放入渗氮罐内,然后将渗氮剂加入到渗氮罐内,填充于不锈钢的四周并夯实,最后将渗氮罐密封进行渗氮处理,完成后取出即可。进一步的,步骤(1)中所述的除油剂为丙酮。进一步的,步骤(2)中所述的喷丸处理时喷丸的介质选择二氧化硅颗粒,其直径为0.6~0.8mm,喷嘴离不锈钢表面的距离为95mm,喷丸的流速为165m/s。进一步的,步骤(3)中所述的磷化处理时加热保持磷化处理液的温度为38℃,同时还施加了频率为40kHz的超声波进行处理。进一步的,步骤(3)中所述的纳米二氧化钛的颗粒大小为20~80nm。进一步的,步骤(4)中所述的干燥处理的温度控制为73℃。进一步的,步骤(4)中所述的渗氮剂是由木屑、尿素、碳酸钠、氯化铵、氯化钾按照重量比17:13:4:2.5:1.5混合而成。进一步的,步骤(4)中所述的渗氮处理时加热保持渗氮罐内的温度为550℃,保温渗氮处理2h后对渗氮罐进行冷却,当渗氮罐内的温度不超过85℃时将不锈钢取出,自然冷却至常温即可。实施例3一种不锈钢的表面处理工艺,包括如下步骤:(1)先将不锈钢放入除油剂中进行除油处理,然后取出用去离子水冲洗一遍后备用;(2)将步骤(1)处理后的不锈钢放入气动式喷丸机内进行喷丸处理,完成后取出备用;(3)将步骤(2)处理后的不锈钢放入到磷化处理液中进行磷化处理,25min后将不锈钢取出备用;所述磷化处理液中各成分及其对应含量为:磷酸二氢钠45g/L、磷酸15ml/L、硝酸钠5g/L、酒石酸3g/L、柠檬酸1g/L、植酸2.5g/L、硬脂酸锌6g/L、纳米二氧化钛40g/L,余量为水;(4)将步骤(3)处理后的不锈钢放入干燥箱内干燥处理后,再将其放入渗氮罐内,然后将渗氮剂加入到渗氮罐内,填充于不锈钢的四周并夯实,最后将渗氮罐密封进行渗氮处理,完成后取出即可。进一步的,步骤(1)中所述的除油剂为丙酮。进一步的,步骤(2)中所述的喷丸处理时喷丸的介质选择二氧化硅颗粒,其直径为0.6~0.8mm,喷嘴离不锈钢表面的距离为100mm,喷丸的流速为170m/s。进一步的,步骤(3)中所述的磷化处理时加热保持磷化处理液的温度为40℃,同时还施加了频率为42kHz的超声波进行处理。进一步的,步骤(3)中所述的纳米二氧化钛的颗粒大小为20~80nm。进一步的,步骤(4)中所述的干燥处理的温度控制为75℃。进一步的,步骤(4)中所述的渗氮剂是由木屑、尿素、碳酸钠、氯化铵、氯化钾按照重量比18:14:5:3:2混合而成。进一步的,步骤(4)中所述的渗氮处理时加热保持渗氮罐内的温度为600℃,保温渗氮处理2.5h后对渗氮罐进行冷却,当渗氮罐内的温度不超过80℃时将不锈钢取出,自然冷却至常温即可。对比实施例1本对比实施例1与实施例2相比,省去步骤(3)磷化处理液中的纳米二氧化钛成分,除此外的方法步骤均相同。对比实施例2本对比实施例2与实施例2相比,省去步骤(3)的整个处理操作,除此外的方法步骤均相同。为了对比本发明效果,选用304号不锈钢制成的试样,分别用上述实施例2、对比实施例1、对比实施例2所述的方法进行表面处理,完成后对各组处理好的不锈钢试样进行性能测试,具体对比数据如下表1所示:表1渗层厚度(μm)表面硬度(HV)耐应力腐蚀时长(h)模拟海水浸泡出现腐蚀点的时间(h)表面摩擦系数实施例2539245922230.13对比实施例1518154691900.31对比实施例2527624231760.46注:上表1中所述的耐应力腐蚀时长参照GB/T17898-1999进行测试;所述的模拟海水浸泡中模拟海水中的各成分及含量为:氯化钠28.2g/L,氯化钾0.9g/L,氯化钙1.5g/L,碳酸氢钠0.3g/L,氯化镁2.3g/L,硫酸镁3.2g/L,余量为水,且模拟海水的pH值为6.5~7.2,温度为常温。由上表1可以看出,本发明方法实施例2处理后的不锈钢的表面的渗层厚度与对比实施例2相差无几,也说明磷化处理工艺对于后续的渗氮深度无影响,同时因纳米二氧化钛和磷化膜的共同产生,对应处理后的不锈钢表面的硬度、耐应力腐蚀特性、耐模拟海水浸泡防腐性能等均有明显的提升,同时因消除了表面的凹坑等组织结构形态,不锈钢表面的摩擦系数也有大幅降低,降低了其作为动力系统的运动阻力,提升了其表面手感和光泽,综合品质好,极具推广使用价值。当前第1页1 2 3 
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