[发明专利]一种金属表面耐腐蚀处理方法

说明书

本发明提供了一种金属表面耐腐蚀处理方法，通过适当表面处理，尤其在通过熔盐处理获得高硬度的共渗层之后进行钝化处理，形成的钝化液具有极高的耐腐蚀性，有效延长了金属的使用寿命。

技术领域

本发明涉及金属表面处理技术，具体涉及一种改善共渗层金属耐腐蚀性的方法。

背景技术

模具通过自身的特定形状用一定方式将原料批量加工成产品，这种方式生产的产品不仅质量优良，生产效率高，还能节省原料和降低成本等，在铸造、锻造、冲压、塑料、橡胶、玻璃、以及陶瓷制品等许多生产行业中得到了广泛的应用。因此模具在整个现代工业生产中发挥越来越重要的作用，现在60%-90%的工业产品都需要使用模具进行加工。

随着模具加工技术的快速发展，对模具材料的要求也越来越严格，现在仅依靠对模具钢基体材料化学成分的调配和组织结构的改善，已经很难满足工业生产中对模具的强度、硬度、耐磨性和耐腐烛性等性能的要求，因为模具在使用过程中除了脆断损坏外，大多是由于表面疲劳、磨损以及高温氧化和表面腐蚀导致的失效。因而需要通过不同的表面处理技术，改变模具钢的表面状态来有效提高模具表面的耐磨性、耐烛性、热稳定性、抗咬合等性能，同时保持材料心部原有韧性，进而延长其使用寿命。

渗钒是一种传统且新兴的高碳钢模具表面强化工艺，在高温下，将模具零件置于能产生活性钒的特种熔盐介质中，在一定温度下加热保温适当时间，渗剂的热分解使钒活性原子被吸附到工件表面，形成数十微米的金属碳化物覆层，从而改变工件表层的性能。该金属碳化物覆层硬度可达1600～3200HV，具有良好的耐蚀性、抗氧化性、良好的耐热黏性、耐冲击性和耐剥落性。此外，该碳化物履层与基体结合牢固，渗层致密，模具表面租糙度不受影响，使模具的使用寿命大大提高。

盐浴渗钒的实质就是在工件表面将合金化与热处理工艺相结合，在熔盐环境下使工件表面形成碳化钒覆层的热处理方法。要顺利获得碳化钒覆层，首先要获得活性钒原子，其次是使活性钒原子能够顺利地进入金属表面，最后是要使渗入的钒元素向金属内部的扩散，这样才能在金属表面产生致密的碳化钒覆层，这几个过程缺一不可。活性钒原子的获取是来自熔盐中溶剂或是介质的分解。通常中性原子或分子，因其化学活性不够或是体积过大而无法渗入工件表面。只有具有较大能量的新生态的活性原子才能与金属表面的原子发生相互作用，渗入工件表面。因此溶剂或是介质在高温下的分解反应是产生活性钒原子的基础。由分解反应产生的活性钒原子，同金属表面产生相互作用，先被吸附或是沉积在金属表面，然后渗入基体的晶格中，并向内部逐渐扩散，形成吸附式扩散，而模具钢表面的碳原子与活性钒原子产生化学反应，最终形成碳化钒覆层。通过盐浴处理来获得覆层的工艺，实质上是利用元素的扩散性进行覆层。溶剂或介质发生分解反应的速度主要取决于参加反应的物质本身的化学性质，除此之外还跟反应时的外界条件有密切关系，反应物的浓度，温度条件，是否有催化剂等因素有关。因此在盐浴渗钒前必须需求合适的渗钒溶剂。钒原子能否顺利地渗入金属表面取决于两个关键因素，第一是要有钒元素的活性原子，第二是钒元素能够溶入模具钢基体中。这两个条件必须同时满足才能使渗钒得以进行。模具钢表面吸收活性钒原子后，钒元素的浓度大大提高，使得基体表面与内部产生钒元素的显著浓度差，在一定温度条件下，钒原子就会沿着浓度由高到低的方向扩散，从而形成覆层。金属表面吸附的钒原子越多，碳和钒反应越剧烈，扩散速度越快，扩散会发展得越纵深，生成的覆层厚度越厚。

如CN201711482818珠海格莱利摩擦材料有限公司公开了一种用于增强模具钢表面硬度的盐浴渗剂及其应用方法：包括以下步骤：

(1)配料：根据配比称取Na2B4O7、V2O5、NaF、稀土合金，混合均匀后放入坩埚中，阶梯性升温加热形成熔盐，控制熔盐的温度为810～830℃，待熔盐完全熔融，再缓慢加入还原剂；

(2)工件预热处理：将工件清洗、烘干后放入540～560℃预热炉中预热1～2小时，然后取出放入步骤(1)的熔盐中保温0.5～1.5小时，然后进行阶梯性升温；

(3)TD渗钒处理：将熔盐温度升高到1010～1030℃，保温4～5小时对工件进行TD渗钒盐浴处理；