专利名称：一种快速制备spcc冷轧钢表面耐磨蚀陶瓷涂层的方法
技术领域：
本发明涉及一种快速制备SPCC冷轧钢制品表面耐磨蚀陶瓷涂层技术，特别地，涉及一种用程控电脉冲型多功能离子轰击炉快速制备SPCC冷轧钢表面耐磨蚀陶瓷涂层的方法。
背景技术：
SPCC冷轧钢广泛应用于在工程结构和制造业各个领域，如汽车摩托车制造业、家 电制造业、IT产品制造业、五金产品制造业、武器制造业、仪器仪表制造业、电气产品、家具 日用品制造业等等。因为冷轧钢属于亚共析钢，具有良好的加工工艺性能，具体用途可根据 设计要求制造各种结构件和机器零部件，具有高生产率；通过淬火回火，可以获得所需的服 役性能。但是，为了提高工件的耐磨性、耐腐蚀性、抗咬合性和减摩性，通常选择适当的后续 表面化学处理，以提高服役性能、使用寿命和外观要求。制造过程中常采用渗碳、氮化、软氮化、渗金属、热浸铝及其合金、热浸锌及其合 金、电镀锌、电镀铬、化学镀、磷化、发黑、搪瓷等等方法以改善上述一项或二项性能要求。但 是，上述方法对SPCC冷轧钢制件表面使用性能的提高对于某些工况服役条件还是不够，如 软氮化低碳钢表面硬度一般不超过HV300，对于一些耐腐蚀性和耐磨性要求较高的零件，仍 然不能满足服役寿命要求；而且有些处理方法处理周期较长，如渗碳、碳氮共渗和氮化等处 理；电镀硬铬可以获得制件的表面硬度和耐磨性，但是伴生环境保护要求。因此，采用特殊 的表面处理提高SPCC冷轧钢制件的表面耐磨和耐腐性性能显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种制备SPCC冷轧钢表面耐磨蚀 陶瓷涂层的方法。本发明的技术方案如下一种快速制备SPCC冷轧钢表面耐磨蚀陶瓷涂层的方法， 包括以下步骤(1)处理前，将SPCC冷轧钢进行表面清洗，去除基体表面的氧化皮和油脂等污秽；(2)把预处理好的工件放入轰击炉内，进行离子加热过程，处理温度范围为350 550°C;轰击炉压保持在50 600Pa，涂层时间为30 180分钟；离子轰击处理所用气源材 料为工业液氨、工业用氧或气态碳氢化合物；(3)处理完毕后，电动启盖，快速取出轰击炉内高温工件，空冷或油冷，获得耐磨蚀 陶瓷涂层。进一步地，所述步骤(2)中，所述气态碳氢化合物为液化天然气、甲烷、丙烷、乙 炔、一氧化碳等。本发明的有益效果是应用本发明的方法，可获得表面耐磨蚀陶瓷涂层，外观色泽 分别为黑色(油冷)或为灰白色(空冷)；X射线衍射结果表明，涂层含有Fe304、Fe203、Fe2C、 Fe3C, ε和Y相；涂层与基底的结合强度高，涂层硬度为HV400 550 ；与未处理的SPCC冷轧钢板相比，涂层具有良好的耐磨性；与304、430型两种不锈钢烟雾试验对比，SPCC钢板 表面涂层后，中性盐雾试验持续400 450小时未见腐蚀斑点，具有良好的耐大气腐蚀性， 远优于未处理SPCC冷轧钢板(0. 5小时出现腐蚀斑点)和304不锈钢(6小时出现腐蚀斑
点)ο
图1为本发明实施例SPCC板材表面耐磨耐腐蚀陶瓷涂层截面的金相图；图2为本发明实施例的SPCC板材表面耐磨蚀陶瓷涂层晶体结构X射线衍射谱
具体实施例方式下面根据附图和实施例详细说明本发明，本发明的目的和效果将变得更加明显。本发明处理对象为SPCC冷轧钢，符合日本国家标准(JIS)的SPCC、SPCD、SPCE等 牌号，符合德国国家标准(DIN)的stl2、stl4、stl4-T、stl5等牌号，符合俄罗斯国家标准 (Γ OCT)的 08、10、CT. IK Π > CT. 2 K Π _3、CT. 3Κ Π _4 等牌号。处理前进行表面清洗，去除基体表面的氧化皮和油脂等污秽；把预处理好的工件 放入专用料筐，然后用电动旋升启闭盖装置启开负载盖头，用机械手系统把工件和料筐运 动至炉内，用电动启闭盖装置闭盖，进行离子加热过程，处理温度范围为350 550°C ；轰击 炉压保持在50 600Pa，涂层时间为30 180分钟；离子轰击处理所用气源材料为工业液 氨、工业用氧、气态碳氢化合物(液化天然气、甲烷、丙烷、乙炔、一氧化碳等)；处理完毕后， 电动启盖和机械手系统运作快速抓出轰击炉内高温工件与工装，空冷或油冷，获得耐磨蚀 陶瓷涂层，外观分别为灰白色和黑色。实施例1 采用涂层设备为程控电脉冲型多功能离子轰击炉(实用新型专利专利 号ZL 022 51500.3)1、涂层基体钢材为SPCC冷轧钢，符合日本国家标准(JIS)的SPCC、SPCD、SPCE等 牌号，符合德国国家标准(DIN)的stl2、stl4、stl4-T、stl5等牌号，符合俄罗斯国家标准 (Γ OCT)的 08、10、CT. IK Π、CT. 2 K Π _3、CT. 3Κ Π _4 等牌号；2、处理前进行表面清洗，去除基体表面的氧化物和油脂等污秽；3、把预处理好的工件放入专用料筐一用电动旋升启闭盖装置启开负载盖头一用 机械手系统把工件和料筐运动至炉内一用电动启闭盖装置闭盖一离子加热过程，处理温度 范围为350 500°C ；4、轰击炉压保持在50 400Pa，涂层时间为120分钟；5、离子轰击处理所用气源材料为工业液氨、工业用氧、气态碳氢化合物(液化天 然气、甲烷、丙烷、乙炔、一氧化碳等)；6、处理完毕后，随炉冷却至120°C后出炉，获得耐磨蚀陶瓷涂层，外观为灰白色。本实施方式形成的耐磨蚀陶瓷涂层硬度为HV480 ；X射线衍射结果表明，涂层含有 Fe3O4, Fe203> Fe2C, Fe3C, ε和Υ相；涂层与基底的结合强度高；与未处理的SPCC冷轧钢板 相比，涂层具有良好的耐磨性；与304、430型两种不锈钢烟雾试验对比，SPCC钢板表面涂 层后，中性盐雾试验持续400小时未见腐蚀斑点，具有良好的耐大气腐蚀性，远优于未处理 SPCC冷轧钢板(0. 5小时出现腐蚀斑点)和304不锈钢(6小时出现腐蚀斑点)。
实施例2 采用涂层设备为程控电脉冲型多功能离子轰击炉(实用新型专利专利 号ZL 02251500.3)1、涂层基体钢材为SPCC冷轧钢，符合日本国家标准(JIS)的SPCC、SPCD、SPCE等 牌号，符合德国国家标准(DIN)的stl2、stl4、stl4-T、stl5等牌号，符合俄罗斯国家标准 (Γ OCT)的 08、10、CT. IK Π、CT. 2 K Π _3、CT. 3Κ Π _4 等牌号；2、处理前进行表面清洗，去除基体表面的氧化物和油脂等污秽；3、把预处理好的工件放入专用料筐一用电动旋升启闭盖装置启开负载盖头一用 机械手系统把工件和料筐运动至炉内一用电动启闭盖装置闭盖一离子加热过程，处理温度 范围为450 550°C ；
4、轰击炉压保持在300 600Pa，涂层时间为180分钟；5、离子轰击处理所用气源材料为工业液氨、工业用氧、气态碳氢化合物(液化天 然气、甲烷、丙烷、乙炔、一氧化碳等)；6-1、增加第二段离子氧化(发黑)工艺，通氨通氧30min后出炉，获得耐磨蚀陶瓷 涂层、外观为黑色。6-2、增加第二段蒸汽发黑工艺后出炉，获得耐磨蚀陶瓷涂层、外观为黑色。6-3、处理完毕后，电动启盖和机械手系统运作快速抓出轰击炉内高温工件与工装，放入油冷淬火槽冷却，获得耐磨蚀陶瓷涂层，外观为黑色。本实施方式形成的耐磨蚀陶瓷涂层硬度为HV550 ；X射线衍射结果表明，涂层含有 Fe3O4, Fe203> Fe2C, Fe3C, ε和Υ相；涂层与基底的结合强度高；与未处理的SPCC冷轧钢板 相比，涂层具有良好的耐磨性；与304、430型两种不锈钢烟雾试验对比，SPCC钢板表面涂 层后，中性盐雾试验持续450小时未见腐蚀斑点，具有良好的耐大气腐蚀性，远优于未处理 SPCC冷轧钢板(0. 5小时出现腐蚀斑点)和304不锈钢(6小时出现腐蚀斑点)。上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和 权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。
权利要求
一种快速制备SPCC冷轧钢表面耐磨蚀陶瓷涂层的方法，其特征在于，包括以下步骤(1)处理前，将SPCC冷轧钢进行表面清洗，去除基体表面的氧化皮和油脂等污秽。(2)把预处理好的工件放入轰击炉内，进行离子加热过程，处理温度范围为350～550℃；轰击炉压保持在50～600Pa，涂层时间为30～180分钟；离子轰击处理所用气源材料为工业液氨、工业用氧或气态碳氢化合物。(3)处理完毕后，电动启盖，快速取出轰击炉内高温工件，空冷或油冷，获得耐磨蚀陶瓷涂层。
2.根据权利要求1所述快速制备SPCC冷轧钢表面耐磨蚀陶瓷涂层的方法，其特征在 于，所述步骤(2)中，所述气态碳氢化合物为液化天然气、甲烷、丙烷、乙炔、一氧化碳等。
全文摘要
本发明公开了一种快速制备SPCC冷轧钢表面耐磨蚀陶瓷涂层的方法，该方法首先将SPCC冷轧钢进行表面清洗，去除基体表面的氧化皮和油脂等污秽；然后把工件放入轰击炉内，进行离子加热过程，处理完毕后，电动启盖，快速取出轰击炉内高温工件，空冷或油冷，获得耐磨蚀陶瓷涂层。X射线衍射结果表明，该涂层含有Fe3O4、Fe2O3、Fe2C、Fe3C、ε和γ相；涂层与基底的结合强度高，涂层硬度为HV400～550；与未处理的SPCC冷轧钢板相比，涂层具有良好的耐磨性；与304、430型两种不锈钢烟雾试验对比，SPCC钢板表面涂层后，中性盐雾试验持续400～450小时未见腐蚀斑点，具有良好的耐大气腐蚀性，远优于未处理SPCC冷轧钢板和304不锈钢。
文档编号C23C14/48GK101812668SQ20101015177
公开日2010年8月25日 申请日期2010年4月20日 优先权日2010年4月20日
发明者罗来马, 郦剑, 陈海波 申请人:浙江大学;杭州等离子装备工程有限公司