本發(fā)明涉及金屬表面處理領(lǐng)域，特別是涉及一種叉車鋼圈表面處理工藝。

背景技術(shù)：

叉車鋼圈為鋼材壓制及焊接而成，以裝配無內(nèi)胎的輪胎，其使用環(huán)境跨度非常大，有的需要經(jīng)常在惡劣的環(huán)境下長時間工作，因此需要對剛加工完成的叉車鋼圈表面進(jìn)行表面處理，從而提高叉車鋼圈的表面機(jī)械性能，而現(xiàn)有的叉車鋼圈表面處理工藝滿足不了某些惡劣環(huán)境下長時間工作的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種叉車鋼圈表面處理工藝，通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種叉車鋼圈表面處理工藝，包括以下步驟：

1）清洗

將叉車鋼圈放入清洗劑中，先浸泡20分鐘，再在36-40℃下采用超聲波震蕩15分鐘，然后，將清洗劑煮至沸騰，讓叉車鋼圈在沸騰中的清洗劑中浸泡30分鐘后，取出叉車鋼圈，在42-48℃下烘干；所述清洗劑由下述重量份的原料制得：十二醇硫酸鈉5、N-?；劝彼徕c2、乳酸鈉3、木質(zhì)素磺酸鈉2、烷基醇酰胺1、三乙醇胺3、海藻酸鈉0.1、檸檬酸鈉1、桉葉油2、麥芽糖醇0.1、葉綠素0.01、辣紅素0.01、水70；

2）酸洗

將叉車鋼圈放入到酸溶液中，在36-37℃下，浸泡20min，然后，將叉車鋼圈以90r/min轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動，持續(xù)15min后，停止轉(zhuǎn)動，將溫度降低至2-4℃，繼續(xù)浸泡20min后，取出，采用去離子水沖洗2-3遍；所述酸溶液按質(zhì)量百分比計(jì)由以下成分制成：1.5%肌醇六磷酸、0.7%賴氨酸、2.8%硫酸、0.1%環(huán)已六醇其余為水；

3）表面預(yù)熱

將叉車鋼圈先置于真空中，并將溫度調(diào)整為38-42℃，過60s后，將叉車鋼圈放入氮?dú)猸h(huán)境下，溫度為230-240℃，保溫處理35-37min；

4）表面變質(zhì)處理

將預(yù)熱后的叉車鋼圈置于656-658℃下，將變質(zhì)劑均勻噴到叉車鋼圈表面，每隔20min均勻噴灑一次，總共噴灑3-4次，每次噴灑完變質(zhì)劑后，立刻均勻噴灑一次質(zhì)量濃度為2.24%的碳酸氫鈉溶液；所述變質(zhì)劑按質(zhì)量百分比計(jì)由以下成分制成：12%氮化硼、24%氯化鈉、15.5%氯化鉀、12%尿素、36%二氧化硅、0.5%葡萄糖酸鈉，所述變質(zhì)劑制備方法為：將氮化硼、氯化鈉、氯化鉀、尿素、二氧化硅、葡萄糖酸鈉利用研磨機(jī)研磨成粉末，均勻混合到一起，粉末粒度為800-1000目；

5）清洗冷置

待叉車鋼圈自然冷卻至室溫后，表面采用去離子水沖洗2-3遍，然后將其放置到-10±2℃下35-38min，然后再自然恢復(fù)至室溫；

6)淬火處理

將叉車鋼圈升溫至920～951℃，進(jìn)行高溫淬火，在272～2950℃下進(jìn)行回火，其中，所述高溫淬火的保溫時間為1.1-1.4小時，所述回火的保溫時間為2.1-2.3小時；

7）表面處理劑處理

將表面處理劑均勻涂布在經(jīng)過淬火處理后的叉車鋼圈表面，然后于 30-180℃的溫度進(jìn)行加熱干燥來形成表面處理膜；所述表面處理劑按重量份計(jì)由以下成分制成：環(huán)氧樹脂20、天冬氨酸0.2、賴氨酸0.1、硼砂0.8、辛二酸2、甲殼素0.1、茶多酚0.1、硅酸鈉4、水10；所述表面處理劑的制備方法為：將環(huán)氧樹脂、辛二酸和硼砂均勻混合到一起，然后加熱至112℃，保溫2min后，將溫度調(diào)節(jié)至45℃，添加水、甲殼素、賴氨酸、天冬氨酸、茶多酚和硅酸鈉，以1200r/min轉(zhuǎn)速攪拌40-50min，即可。

本發(fā)明處理工藝中采用的清洗劑的具有強(qiáng)力去垢的功效，能有效去除金屬表面的水垢和高溫氧化皮，使金屬表面光亮，清洗時間短，清洗溫度低，能夠?yàn)楸景l(fā)明后續(xù)表面處理打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，從而提高叉車鋼圈的表面機(jī)械性能。

對叉車鋼圈采用變質(zhì)劑處理并配合噴灑一定濃度的碳酸氫鈉溶液，有助于在叉車鋼圈表面形成化學(xué)吸附膜，達(dá)到表面防護(hù)的目的，通過次表面變質(zhì)處理可降低其腐蝕速率，能夠使得叉車鋼圈表面具有高耐磨性、高硬度、高韌性及高抗沖擊性能，配合后續(xù)的淬火處理，優(yōu)化出最佳的淬火時間、淬火溫度,并調(diào)整了回火時間及回火溫度,從而提高叉車鋼圈的沖擊韌性和硬度,且內(nèi)外硬度均衡，叉車鋼圈覆層表面的顯微硬度極高，能夠更進(jìn)一步提高耐鹽腐蝕性和耐應(yīng)力腐蝕破裂性，并且極大的提高了叉車鋼圈的耐疲勞強(qiáng)度，延長了其壽命，相較于未處理的叉車鋼圈的壽命提高了3-4倍。

本發(fā)明工藝中采用表面處理劑處理叉車鋼圈，可形成表面處理膜，能夠?qū)崿F(xiàn)不易在表面處理膜上產(chǎn)生剝離或龜裂的高密合性，使得叉車鋼圈即使暴露于溶劑、酸中時也能夠長期保持穩(wěn)定的密合性，其生產(chǎn)成本低，保護(hù)效果顯著。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明處理叉車鋼圈表面具有高耐磨性、高硬度、高韌性及高抗沖擊性能，配合后續(xù)的淬火處理，優(yōu)化出最佳的淬火時間、淬火溫度,并調(diào)整了回火時間及回火溫度,從而提高叉車鋼圈的沖擊韌性和硬度,且內(nèi)外硬度均衡，叉車鋼圈覆層表面的顯微硬度極高，能夠更進(jìn)一步提高耐鹽腐蝕性和耐應(yīng)力腐蝕破裂性，并且極大的提高了叉車鋼圈的耐疲勞強(qiáng)度，延長了其壽命，相較于未處理的叉車鋼圈的壽命提高了3-4倍。本發(fā)明工藝中采用表面處理劑處理叉車鋼圈，可形成表面處理膜，能夠?qū)崿F(xiàn)不易在表面處理膜上產(chǎn)生剝離或龜裂的高密合性，使得叉車鋼圈即使暴露于溶劑、酸中時也能夠長期保持穩(wěn)定的密合性，其生產(chǎn)成本低，保護(hù)效果顯著，通過使用本發(fā)明處理過的叉車鋼圈，叉車鋼圈尺寸穩(wěn)定，高溫變形小,表面硬度達(dá)HV2400以上,干摩擦系數(shù)降低至0.09-0.1,耐磨性提高了350%,綜合性能滿足極其惡劣的環(huán)境使用要求。

具體實(shí)施方式

一種叉車鋼圈表面處理工藝，包括以下步驟：

1）清洗

將叉車鋼圈放入清洗劑中，先浸泡20分鐘，再在36-40℃下采用超聲波震蕩15分鐘，然后，將清洗劑煮至沸騰，讓叉車鋼圈在沸騰中的清洗劑中浸泡30分鐘后，取出叉車鋼圈，在42-48℃下烘干；所述清洗劑由下述重量份的原料制得：十二醇硫酸鈉5、N-酰基谷氨酸鈉2、乳酸鈉3、木質(zhì)素磺酸鈉2、烷基醇酰胺1、三乙醇胺3、海藻酸鈉0.1、檸檬酸鈉1、桉葉油2、麥芽糖醇0.1、葉綠素0.01、辣紅素0.01、水70；

2）酸洗

將叉車鋼圈放入到酸溶液中，在36-37℃下，浸泡20min，然后，將叉車鋼圈以90r/min轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動，持續(xù)15min后，停止轉(zhuǎn)動，將溫度降低至2-4℃，繼續(xù)浸泡20min后，取出，采用去離子水沖洗2-3遍；所述酸溶液按質(zhì)量百分比計(jì)由以下成分制成：1.5%肌醇六磷酸、0.7%賴氨酸、2.8%硫酸、0.1%環(huán)已六醇其余為水；

3）表面預(yù)熱

將叉車鋼圈先置于真空中，并將溫度調(diào)整為38-42℃，過60s后，將叉車鋼圈放入氮?dú)猸h(huán)境下，溫度為230-240℃，保溫處理35-37min；

4）表面變質(zhì)處理

將預(yù)熱后的叉車鋼圈置于656-658℃下，將變質(zhì)劑均勻噴到叉車鋼圈表面，每隔20min均勻噴灑一次，總共噴灑3-4次，每次噴灑完變質(zhì)劑后，立刻均勻噴灑一次質(zhì)量濃度為2.24%的碳酸氫鈉溶液；所述變質(zhì)劑按質(zhì)量百分比計(jì)由以下成分制成：12%氮化硼、24%氯化鈉、15.5%氯化鉀、12%尿素、36%二氧化硅、0.5%葡萄糖酸鈉，所述變質(zhì)劑制備方法為：將氮化硼、氯化鈉、氯化鉀、尿素、二氧化硅、葡萄糖酸鈉利用研磨機(jī)研磨成粉末，均勻混合到一起，粉末粒度為800-1000目；

5）清洗冷置

待叉車鋼圈自然冷卻至室溫后，表面采用去離子水沖洗2-3遍，然后將其放置到-10±2℃下35-38min，然后再自然恢復(fù)至室溫；

6)淬火處理

將叉車鋼圈升溫至920～951℃，進(jìn)行高溫淬火，在272～2950℃下進(jìn)行回火，其中，所述高溫淬火的保溫時間為1.1-1.4小時，所述回火的保溫時間為2.1-2.3小時；

7）表面處理劑處理

將表面處理劑均勻涂布在經(jīng)過淬火處理后的叉車鋼圈表面，然后于 30-180℃的溫度進(jìn)行加熱干燥來形成表面處理膜；所述表面處理劑按重量份計(jì)由以下成分制成：環(huán)氧樹脂20、天冬氨酸0.2、賴氨酸0.1、硼砂0.8、辛二酸2、甲殼素0.1、茶多酚0.1、硅酸鈉4、水10；所述表面處理劑的制備方法為：將環(huán)氧樹脂、辛二酸和硼砂均勻混合到一起，然后加熱至112℃，保溫2min后，將溫度調(diào)節(jié)至45℃，添加水、甲殼素、賴氨酸、天冬氨酸、茶多酚和硅酸鈉，以1200r/min轉(zhuǎn)速攪拌40-50min，即可。

采用電阻爐加熱自約束熱疲勞試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行熱疲勞試驗(yàn)。熱疲勞試樣裝卡在立方卡具的四個側(cè)面，保證每塊試樣的加熱與冷卻位置一致。通過傳動裝置上下垂直運(yùn)動，從而達(dá)到試樣加熱以及冷卻的自動化完成。采用設(shè)時自控，熱電偶測量并控制溫度。試樣在室溫25℃至800℃之間進(jìn)行加熱與冷卻的熱循環(huán)。采用計(jì)數(shù)器進(jìn)行自動計(jì)數(shù)。調(diào)整并保持爐溫800℃，水溫20℃（流動自來水）。快速加熱試樣。加熱、冷卻一次作為一個循環(huán)，每次循環(huán)加熱時間為120s，入水冷卻時間為5s，直至預(yù)定循環(huán)次數(shù)。對于研究熱疲勞裂紋萌生的試樣，每循環(huán)400次，取下試樣，拋光去除表面氧化膜，測量表面裂紋長度，以0.1mm作為裂紋萌生長度，記下試樣裂紋萌生循環(huán)次數(shù)。觀察并對裂紋的萌生位置照相。對于研究熱疲勞裂紋擴(kuò)展的試樣，每循環(huán)200次，取下試樣，拋光并觀察。確定裂紋已經(jīng)萌生后，每循環(huán)200次觀察裂紋并對能反映裂紋擴(kuò)展路徑特征的位置照相。

表1

由表1可以看出，在進(jìn)行到14000次的時候，常規(guī)處理的叉車鋼圈熱疲勞裂紋在長度、寬度及深度等方面開始擴(kuò)展，但本發(fā)明處理的叉車鋼圈尚未萌生裂紋；進(jìn)行到25000次時，常規(guī)處理的叉車鋼圈裂紋變得更加粗大，且常規(guī)處理的叉車鋼圈裂紋的縫隙內(nèi)出現(xiàn)明顯的氧化跡象；但本發(fā)明處理的叉車鋼圈進(jìn)行到31000次時，裂紋僅為0.13mm，而且本發(fā)明處理的叉車鋼圈裂紋擴(kuò)展較為均衡，主裂紋相對其他組織擴(kuò)展較慢，因此，經(jīng)過本發(fā)明處理的叉車鋼圈耐疲勞性能更加的優(yōu)越。