[发明专利]一种钢铁工件表面耐蚀层及其制备方法

说明书

本发明公开了一种钢铁工件表面耐蚀层，包括在钢铁工件表面自反应形成的Mo扩散层和MoFe₂金属化合物层；内层为所述Mo扩散层，外层为所述MoFe₂金属化合物层。本发明还公开了一种钢铁工件表面耐蚀层的制备方法。本发明自反应形成耐蚀层，外层MoFe₂化学电位较高具有致密结构，使钢铁工件最表面耐蚀性大幅提高的同时硬度和耐磨性也显著增加；内层Mo扩散层中大量Mo原子扩散进入基体中，不仅升高了整体的腐蚀电位，提高了钢铁工件耐腐蚀，还由于Mo原子的固溶强化作用，使位错运动受阻，钢铁工件中的位错运动受阻，强度上升环保无排放。同时，本发明的反应无废渣废气的排放，废液通过调整成分浓度后可以循环利用，对环境友好。

技术领域

本发明涉及一种钢铁工件表面耐蚀层及其制备方法，属于材料表面化学处理技术领域。

背景技术

钢铁是使用范围最广、用量最大的金属。且随着经济的发展和基础设施的不断建设，钢铁的用量逐渐增加。钢铁使用量持续增长，但是钢铁又是最容易腐蚀的金属，在空气环境、水环境和土壤环境中都是极易腐蚀的，这不仅带来经济损失，还对人身安全造成威胁。

长期以来，人们采用多种表面处理技术来防止钢铁腐蚀。目前最常用的方法镀锌铬酸盐、磷化和磷酸盐化学转化后进行涂装处理。镀锌铬酸盐钝化处理虽然可有效提高钢铁的耐蚀性，但镀锌过程中产生的剧毒氰化物以及钝化处理过程中产生的致癌物铬酸盐对人类健康、自然环境和社会的可持续发展都造成了非常严重的影响。欧盟2003年2月颁布《关于在电子电器设备中限制使用某些有害物质》的RoHS （The Restriction of the Useof Certain Hazardous Substances in Electrical and Electric Equipment）指令，2006 年7月1日起实施，进入欧盟市场的新电子电器产品应不含包括六价铬等六种有害物质。我国已于2007年3月1日起执行欧盟RoHS指令，使得铬酸盐钝化的应用受到严格限制。

磷化技术主要是对钢铁进行预处理，改变钢铁的表面性质，提高有机涂层的附着力，从而利用有机涂层的性质进行涂装处理实现对钢铁金属的腐蚀保护。但是，磷化和涂装工序分两步进行，工艺过程复杂、繁琐，对环境的污染和工人健康影响比较严重。此外，对于复杂的工件，磷化后的涂料涂覆工作比较困难。磷化膜耐蚀性差，而且磷含量超过0.02mg/L时就可以引起水体富营养化等严重的环境污染问题。

另一方面，上述方法所形成的耐蚀层力学性能较差，尤其是硬度和耐磨性性能。在使用过程中，稍微摩擦就能够把耐蚀层打磨掉，使钢铁工件耐蚀层无法起到应有的保护作用。

因此，本领域技术人员亟需研究兼具环保和强耐蚀的钢铁工件表面耐蚀层及其制备方法，解决工业领域中钢铁工件耐蚀层的力学性能较差和制备过程不环保的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种钢铁工件表面耐蚀层，本发明自反应形成耐蚀层，耐蚀层呈双层结构，外层成分为MoFe₂金属化合物层，内层为Mo扩散层，兼具良好的耐蚀性和力学性能。

同时，本发明提供一种钢铁工件表面耐蚀层的制备方法，该法环保无排放，废液可重复利用，其中外层MoFe₂化学电位较高具有致密结构，使钢铁工件最表面耐蚀性大幅提高的同时硬度和耐磨性也显著增加；内层Mo扩散层中大量Mo原子扩散进入基体中，不仅升高了整体的腐蚀电位，提高了钢铁工件耐腐蚀，还由于Mo原子的固溶强化作用，使位错运动受阻，钢铁工件中的位错运动受阻，强度上升。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种钢铁工件表面耐蚀层，包括在钢铁工件表面自反应形成的Mo扩散层和MoFe₂金属化合物层；内层为所述Mo扩散层，外层为所述MoFe₂金属化合物层。