一种普通铸铁锅具的表面处理方法
【专利摘要】本发明公开了一种普通铸铁锅具的表面处理方法，即首先对普通铸铁锅具进行气体氮碳氧催化共渗，使物件表面形成35～70μm、硬度为HV0.1500～700、中性盐雾试验可达NSS＞＝2hr(锈点不扩散时间)的氮碳氧铁化合物的致密渗层组织；然后对其进行表面抛光处理；最后再对物件进行低温氧化形成一层致密的氧化层。本发明从而使普通铸铁锅具表面大幅度提升其耐磨损、耐腐蚀、耐高温性能。
【专利说明】一种普通铸铁锅具的表面处理方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种普通铸铁锅具表面的耐磨损、耐腐蚀、耐高温的表面处理方法。
【背景技术】
[0002]铸铁锅是中国常用的日常食品器具，一般采用灰口铸铁，其含碳量较高(2.7%~ 4.0%)，碳主要以片状石墨形态存在，断口呈灰色，简称灰铁。熔点低(1145~1250°C)，凝固时收缩量小，抗压强度和硬度接近碳素钢，通常密度为7.22g/cm3，其表面无涂层防锈、耐磨处理是一种趋势，由于其铸造工艺容易产生微气孔或微裂纹，给下一步要求表面耐磨或抗氧化、耐腐蚀的铸铁锅具表面处理带来质量隐患，如在常规铸铁锅具上进行氮化、QPQ盐浴等表面工艺的质量问题都比较多。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题是提供一种对普通铸铁锅具进行表面处理的方法，以提高部件的耐磨性、耐腐蚀性能以及抗疲劳开裂的能力。该技术问题是这样加以解决的:
[0004]该表面处理方法包括以下步骤，①首先锅具进行去脂、酸性活化、去离子水洗干净；②接着对该锅具进行烘干，去除表面的残留水；③再接着对该锅具进行温度为 480-520°C，时间为30~150min的一步气体氮碳氧催化共滲处理，使得滲层组织厚度达到 35~70 y m ;④然后对该锅具进行喷沙或喷丸处理，去除化合物层外面的疏松层再对该铸铁锅具进行温度为300~400°C，时间为10~60min氧化处理，使渗层组织表面覆盖氧化层。其中步骤③~⑤至少重复一次，优选重复1-3次，进一步优选重复2-3次。
[0005]其中在步骤③中的一步气体氮碳氧催化共渗处理，是在真空氮化炉中采用手性氮氧-金属络合物与氨气的混合气体合成反应。在温度为480~520°C，手性氮氧-金属络合物与氨气均离子化，很容易快速与锅具形成氮碳氧铁化合物，而传统的“渗氮”、“渗碳”的渗层组织不仅渗层脆性大、容易剥落，也不能完全同时满足高寿命铸铁锅具表面高硬度、耐腐蚀、耐高温、提高疲劳强度的要求，而液态QPQ盐浴难以用于带盲孔和小孔的部件尤其是铸铁锅具。采用手性氮氧-金属络合物与氨气载体对铸铁锅具一步气`体氮碳氧催化共渗处理是本发明区别于传统渗氮渗硫等表面改性。
[0006]上述含手性氮氧-金属络合物为含氮化合物与含钛化合物的混合物，两者之间的质量比为 80: 1-1: 80，优选 80: 20-20: 80，更优选 60: 40-40: 60。
[0007]其中含手性氮氧-金属络合物为双氮氧-酰胺化合物、氧桥双核钛络合物的至少一种。
【具体实施方式】
[0008]下面结合实施例对本发明的铸铁锅具表面处理方法作进一步详细描述，以下所列实施例为本发明的非限定性实施例，有关铸铁材料成分配比和本发明工艺参数可在允许的范围进行调整，这种调整对本发明没有实质性影响。[0009]通过本发明处理的铸铁锅具，按照《JB/T渗硼层显微组织、硬度及层深检测方法》 进行测试，硬度可达Hvtl.jOO~700，中性盐雾试验可达NSS >= 2hr (锈点不扩散时间)。
[0010]实施例一
[0011]本例的制品采用普通灰口铸铁材料，密度为7.2g/cm3，在该锅具上进行本发明的表面处理。
[0012]脱脂去污处理采用市售杜邦化学RR-602活化剂，在25~40°C，超声波清洗3~ 15min ;酸洗活化处理采用邦化学RR-602活化剂，25~40°C，超声波清洗5~Imin ;水洗均在常温去离子水进行；然后上红外烘箱，温度220~340°C，时间I小时。
[0013]再接着对该锅具进行温度为520°C，时间为150min的一步气体氮碳氧催化共滲处
a:
[0014]出炉冷却后进行喷丸处理；
[0015]最后进行氧化处理温度为350°C，处理时间为120min ；
[0016]经上述表面处理后在铸铁表面形成70 y m左右厚度的氮碳氧铁化合组织层，在最外层表面覆盖有氧化层，铸铁的表面硬度约为Hvtl.JOO ;中性盐雾试验NSS>= 4hr(锈点不扩散时间)。
[0017]实施例二
[0018]本例的制品采用普通灰口铸铁材料，密度为7.lg/cm3，在该锅具上进行本发明的表面处理。
[0019]脱脂去污处理采用市售杜邦化学RR-602活化剂，在25~40°C，超声波清洗3~ 15min ;酸洗活化处理采用杜邦化学RR-602活化剂，25~40°C，超声波清洗5~IOmin ;水洗均在常温去离子水进行；然后上红外烘箱，温度220~340°C，时间I小时。
[0020]再接着对该锅具进行温度为520°C，时间为120min的一步气体氮碳氧催化共滲处
a；
[0021]出炉冷却后进行喷丸处理；
[0022]最后进行氧化处理温度为350°C，处理时间为120min ；
[0023]经上述表面处理后在铸铁表面形成60 y m左右厚度的氮碳氧铁化合组织层，在最外层表面覆盖有氧化层，铸铁的表面硬度约为Hv0.1610 ;中性盐雾试验NSS >= 3.5hr (锈点不扩散时间)。
[0024]实施例三
[0025]本例的制品采用普通灰口铸铁材料，密度为7.2g/cm3，在该锅具上进行本发明的表面处理。
[0026]脱脂去污处理采用市售杜邦化学RR-602活化剂，在25~40°C，超声波清洗3~ 15min ;酸洗活化处理采用杜邦化学RR-602活化剂，25~40°C，超声波清洗5~IOmin ;水洗均在常温去离子水进行；然后上红外烘箱，温度220~340°C，时间I小时。
[0027]再接着对该锅具进行温度为490°C，时间为150min的一步气体氮碳氧催化共滲处
a:
[0028]出炉冷却后进行喷丸处理；
[0029]最后进行氧化处理温度为350°C，处理时间为120min ；
[0030]经上述表面处理后在铸铁表面形成60 y m左右厚度的氮碳氧铁化合组织层，在最外层表面覆盖有 氧化层，铸铁的表面硬度约为Hvtl.:520 ;中性盐雾试验NSS>= 3hr(锈点不扩散时间)。
【权利要求】
1.一种普通铸铁锅具的表面处理方法，包括以下步骤:(1)对普通铸铁材料依次进行去脂、酸性活化、去离子水洗处理；(2)对前述步骤所得的处理后物件进行烘干，去除表面的残留水；(3)对前述步骤所得的物件进行一步气体氮碳氧催化共渗处理，处理后渗层组织厚度可达到35~70微米；(4)抛光处理，去除表面疏松层； (5)氧化处理，使其表面再覆盖一层致密的氧化层。
2.权利要求1所述的方法，其特征在于步骤c)~e)重复I次以上。
3.权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述的一步气体氮碳氧催化共渗处理为在真空氮化炉中采用气态的含手性氮氧-金属络合物与氨气的混合气体进行处理。
4.权利要求3所述的方法，其特征在于所述的一步气体氮碳氧催化共渗处理的温度为 480 ~520°C，时间为 30 ~150min。
5.权利要求3所述的方法，其特征在于所述含手性氮氧-金属络合物为含氮化合物与含钛化合物的混合物，两者之间的质量比为80: 1-1: 80。
6.权利要求1-6所述的方法，其特征在于步骤d)中所述的抛光处理为喷丸处理。
7.权利要求1-6所述的方法，其特征在于步骤e)中所述的氧化处理温度为300~ 400°C，时间为 10 ~60min。
8.权利要求1-8所述的方法形成的物料，其特征在于处理后的零件的表层形成35-70 微米、硬度高达Hvtl.AOONHvaJOO的超硬表面组织层；中性盐雾试验可达NSS>= 2hr (锈点不扩散时间)。
【文档编号】C23C8/80GK103589989SQ201210292143
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2012年8月16日 优先权日:2012年8月16日
【发明者】雷宇 申请人:深圳力合金表面技术有限公司