[发明专利]低温渗硫方法以及渗硫剂

说明书

本发明提供了一种低温渗硫方法以及渗硫剂。渗硫剂包括硫脲10～30g，硫代乙酰胺5～15g和1000mL去离子水，其中，硫脲的重量份大于硫代乙酰胺的重量份。该渗硫剂通过硫脲的水解，产生活性硫原子，进而与钢铁表面的铁原子反应生成FeS或Fe+FeS₂等固体润滑物质。通过硫代乙酰胺的水解产生H₂S或S^2‑，从而与铁原子反应，促进渗硫反应的发生。可在较低温度条件下利用简单的装置，在金属工件表面生成均匀致密的渗硫层，有效提高金属工件耐磨性，降低摩擦系数。该低温渗硫方法可在低温下采用简单的原料和装置，在工件表面形成均匀致密的渗硫层，有效提高工件的耐磨性，降低摩擦系数。同时，原料和装置简单，使得该低温渗硫方法易于实现工业化应用。

技术领域

本发明涉及表面处理技术领域，特别涉及一种低温渗硫方法以及渗硫剂。

背景技术

渗硫是钢铁工件常用的表面润滑处理工艺，其是指在钢铁材料表面与含硫介质反应生成硫化物的化学热处理工艺。渗硫处理后的钢铁工件表层可形成包含FeS或FeS+FeS₂的化学转化膜，其中FeS为密排六方晶格排布，尽管硬度较低，但其受切向力时容易沿着(0001)方向发生滑移，是一种具有自润滑效果的固体材料，其自润滑特性可有效降低钢铁工件表面工作时的摩擦系数，提高其抗擦伤和抗咬死性能。

目前，钢铁的渗硫工艺主要包括固体渗硫、低温电解渗硫、气体渗硫和低温等离子渗硫等。其中，固态渗硫原理类似于固体渗碳，包括分解、吸收和扩散三个阶段，通常使用FeS为供硫剂、NH₄Cl为催化剂，温度则包括高温渗硫(800℃～930℃)和中温渗硫(520℃～600℃)，其优点是简便易行，前期投资小，成本低，但工作强度较高，生产效率较低，目前应用较少。低温电解渗硫是目前采用较多的方法，其盐浴成分主要包括KCNS和NaCNS，温度低于200℃，可形成约5～15μm的渗硫层，操作简单，已有工业化应用，但该方法所用的硫氰盐的毒性较高，介质易老化，造成环境污染。气体渗硫是指将含硫气体(如H₂S和NH₃)通入密闭炉中，加热使之分解出活性原子进行工件表面渗硫。但由于气体渗硫存在防毒、防爆和防污染的问题，实际成产应用有较大限制。低温等离子渗硫是指利用硫蒸气的辉光放电效应，在真空高电压条件下使固体硫挥发，冲击样品表面，生成FeS，该工艺原理简单，但需要专业的辉光放电设备，对生产条件有一定的要求。

综合上述情况可知，目前的渗硫工艺均存在一定的缺点而限制了其应用范围，比如温度高、效率低、存在污染、设备投入较高等。因此，急需开发一种在低温条件下安全无污染、简便易行、且一次投入较低的渗硫工艺。

发明内容

本发明的目的在于提供一种温度较低、无污染、效率较高以及设备投入较低的低温渗硫方法以及渗硫剂，以解决现有技术中的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种渗硫剂，以重量份计，包括硫脲10～30g，硫代乙酰胺5～15g和1000mL去离子水，其中，所述硫脲的重量份大于所述硫代乙酰胺的重量份。

在其中一实施方式中，所述硫脲为20～30g。

在其中一实施方式中，所述硫代乙酰胺5～10g。

在其中一实施方式中，所述硫脲和所述硫代乙酰胺的纯度均等于或大于99％。

本发明还提供一种低温渗硫方法，包括以下步骤：

工件清洗：将待处理的工件进行表面处理，以除去工件表面的油污和杂质；

渗硫剂配制：称取硫脲10～30g和硫代乙酰胺5～15g，并溶于1000mL去离子水中，得到渗硫剂；其中，所述硫脲的重量份大于所述硫代乙酰胺的重量份；