一種普通鑄鐵鍋具的表面處理方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種普通鑄鐵鍋具的表面處理方法，即首先對普通鑄鐵鍋具進行氣體氮碳氧催化共滲，使物件表面形成35～70μm、硬度為HV0.1500～700、中性鹽霧試驗可達NSS＞＝2hr(銹點不擴散時間)的氮碳氧鐵化合物的致密滲層組織；然后對其進行表面拋光處理；最后再對物件進行低溫氧化形成一層致密的氧化層。本發(fā)明從而使普通鑄鐵鍋具表面大幅度提升其耐磨損、耐腐蝕、耐高溫性能。
【專利說明】一種普通鑄鐵鍋具的表面處理方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種普通鑄鐵鍋具表面的耐磨損、耐腐蝕、耐高溫的表面處理方法。
【背景技術】
[0002]鑄鐵鍋是中國常用的日常食品器具，一般采用灰口鑄鐵，其含碳量較高(2.7%~ 4.0%)，碳主要以片狀石墨形態(tài)存在，斷口呈灰色，簡稱灰鐵。熔點低(1145~1250°C)，凝固時收縮量小，抗壓強度和硬度接近碳素鋼，通常密度為7.22g/cm3，其表面無涂層防銹、耐磨處理是一種趨勢，由于其鑄造工藝容易產(chǎn)生微氣孔或微裂紋，給下一步要求表面耐磨或抗氧化、耐腐蝕的鑄鐵鍋具表面處理帶來質量隱患，如在常規(guī)鑄鐵鍋具上進行氮化、QPQ鹽浴等表面工藝的質量問題都比較多。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種對普通鑄鐵鍋具進行表面處理的方法，以提高部件的耐磨性、耐腐蝕性能以及抗疲勞開裂的能力。該技術問題是這樣加以解決的:
[0004]該表面處理方法包括以下步驟，①首先鍋具進行去脂、酸性活化、去離子水洗干凈；②接著對該鍋具進行烘干，去除表面的殘留水；③再接著對該鍋具進行溫度為 480-520°C，時間為30~150min的一步氣體氮碳氧催化共滲處理，使得滲層組織厚度達到 35~70 y m ;④然后對該鍋具進行噴沙或噴丸處理，去除化合物層外面的疏松層再對該鑄鐵鍋具進行溫度為300~400°C，時間為10~60min氧化處理，使?jié)B層組織表面覆蓋氧化層。其中步驟③~⑤至少重復一次，優(yōu)選重復1-3次，進一步優(yōu)選重復2-3次。
[0005]其中在步驟③中的一步氣體氮碳氧催化共滲處理，是在真空氮化爐中采用手性氮氧-金屬絡合物與氨氣的混合氣體合成反應。在溫度為480~520°C，手性氮氧-金屬絡合物與氨氣均離子化，很容易快速與鍋具形成氮碳氧鐵化合物，而傳統(tǒng)的“滲氮”、“滲碳”的滲層組織不僅滲層脆性大、容易剝落，也不能完全同時滿足高壽命鑄鐵鍋具表面高硬度、耐腐蝕、耐高溫、提高疲勞強度的要求，而液態(tài)QPQ鹽浴難以用于帶盲孔和小孔的部件尤其是鑄鐵鍋具。采用手性氮氧-金屬絡合物與氨氣載體對鑄鐵鍋具一步氣`體氮碳氧催化共滲處理是本發(fā)明區(qū)別于傳統(tǒng)滲氮滲硫等表面改性。
[0006]上述含手性氮氧-金屬絡合物為含氮化合物與含鈦化合物的混合物，兩者之間的質量比為 80: 1-1: 80，優(yōu)選 80: 20-20: 80，更優(yōu)選 60: 40-40: 60。
[0007]其中含手性氮氧-金屬絡合物為雙氮氧-酰胺化合物、氧橋雙核鈦絡合物的至少一種。
【具體實施方式】
[0008]下面結合實施例對本發(fā)明的鑄鐵鍋具表面處理方法作進一步詳細描述，以下所列實施例為本發(fā)明的非限定性實施例，有關鑄鐵材料成分配比和本發(fā)明工藝參數(shù)可在允許的范圍進行調整，這種調整對本發(fā)明沒有實質性影響。[0009]通過本發(fā)明處理的鑄鐵鍋具，按照《JB/T滲硼層顯微組織、硬度及層深檢測方法》 進行測試，硬度可達Hvtl.jOO~700，中性鹽霧試驗可達NSS >= 2hr (銹點不擴散時間)。
[0010]實施例一
[0011]本例的制品采用普通灰口鑄鐵材料，密度為7.2g/cm3，在該鍋具上進行本發(fā)明的表面處理。
[0012]脫脂去污處理采用市售杜邦化學RR-602活化劑，在25~40°C，超聲波清洗3~ 15min ;酸洗活化處理采用邦化學RR-602活化劑，25~40°C，超聲波清洗5~Imin ;水洗均在常溫去離子水進行；然后上紅外烘箱，溫度220~340°C，時間I小時。
[0013]再接著對該鍋具進行溫度為520°C，時間為150min的一步氣體氮碳氧催化共滲處
a:
[0014]出爐冷卻后進行噴丸處理；
[0015]最后進行氧化處理溫度為350°C，處理時間為120min ；
[0016]經(jīng)上述表面處理后在鑄鐵表面形成70 y m左右厚度的氮碳氧鐵化合組織層，在最外層表面覆蓋有氧化層，鑄鐵的表面硬度約為Hvtl.JOO ;中性鹽霧試驗NSS>= 4hr(銹點不擴散時間)。
[0017]實施例二
[0018]本例的制品采用普通灰口鑄鐵材料，密度為7.lg/cm3，在該鍋具上進行本發(fā)明的表面處理。
[0019]脫脂去污處理采用市售杜邦化學RR-602活化劑，在25~40°C，超聲波清洗3~ 15min ;酸洗活化處理采用杜邦化學RR-602活化劑，25~40°C，超聲波清洗5~IOmin ;水洗均在常溫去離子水進行；然后上紅外烘箱，溫度220~340°C，時間I小時。
[0020]再接著對該鍋具進行溫度為520°C，時間為120min的一步氣體氮碳氧催化共滲處
a；
[0021]出爐冷卻后進行噴丸處理；
[0022]最后進行氧化處理溫度為350°C，處理時間為120min ；
[0023]經(jīng)上述表面處理后在鑄鐵表面形成60 y m左右厚度的氮碳氧鐵化合組織層，在最外層表面覆蓋有氧化層，鑄鐵的表面硬度約為Hv0.1610 ;中性鹽霧試驗NSS >= 3.5hr (銹點不擴散時間)。
[0024]實施例三
[0025]本例的制品采用普通灰口鑄鐵材料，密度為7.2g/cm3，在該鍋具上進行本發(fā)明的表面處理。
[0026]脫脂去污處理采用市售杜邦化學RR-602活化劑，在25~40°C，超聲波清洗3~ 15min ;酸洗活化處理采用杜邦化學RR-602活化劑，25~40°C，超聲波清洗5~IOmin ;水洗均在常溫去離子水進行；然后上紅外烘箱，溫度220~340°C，時間I小時。
[0027]再接著對該鍋具進行溫度為490°C，時間為150min的一步氣體氮碳氧催化共滲處
a:
[0028]出爐冷卻后進行噴丸處理；
[0029]最后進行氧化處理溫度為350°C，處理時間為120min ；
[0030]經(jīng)上述表面處理后在鑄鐵表面形成60 y m左右厚度的氮碳氧鐵化合組織層，在最外層表面覆蓋有 氧化層，鑄鐵的表面硬度約為Hvtl.:520 ;中性鹽霧試驗NSS>= 3hr(銹點不擴散時間)。
【權利要求】
1.一種普通鑄鐵鍋具的表面處理方法，包括以下步驟:(1)對普通鑄鐵材料依次進行去脂、酸性活化、去離子水洗處理；(2)對前述步驟所得的處理后物件進行烘干，去除表面的殘留水；(3)對前述步驟所得的物件進行一步氣體氮碳氧催化共滲處理，處理后滲層組織厚度可達到35~70微米；(4)拋光處理，去除表面疏松層； (5)氧化處理，使其表面再覆蓋一層致密的氧化層。
2.權利要求1所述的方法，其特征在于步驟c)~e)重復I次以上。
3.權利要求1或2所述的方法，其特征在于所述的一步氣體氮碳氧催化共滲處理為在真空氮化爐中采用氣態(tài)的含手性氮氧-金屬絡合物與氨氣的混合氣體進行處理。
4.權利要求3所述的方法，其特征在于所述的一步氣體氮碳氧催化共滲處理的溫度為 480 ~520°C，時間為 30 ~150min。
5.權利要求3所述的方法，其特征在于所述含手性氮氧-金屬絡合物為含氮化合物與含鈦化合物的混合物，兩者之間的質量比為80: 1-1: 80。
6.權利要求1-6所述的方法，其特征在于步驟d)中所述的拋光處理為噴丸處理。
7.權利要求1-6所述的方法，其特征在于步驟e)中所述的氧化處理溫度為300~ 400°C，時間為 10 ~60min。
8.權利要求1-8所述的方法形成的物料，其特征在于處理后的零件的表層形成35-70 微米、硬度高達Hvtl.AOONHvaJOO的超硬表面組織層；中性鹽霧試驗可達NSS>= 2hr (銹點不擴散時間)。
【文檔編號】C23C8/80GK103589989SQ201210292143
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2012年8月16日 優(yōu)先權日:2012年8月16日
【發(fā)明者】雷宇 申請人:深圳力合金表面技術有限公司