[发明专利]铁合金部件在水溶液中的硫化方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于处理金属表面并且更一般地是铁合金部件的表面的 方法。

背景技术

这种处理对于本领域技术人员来说是已知的，并且在机械元件的设 计中被采用，例如，当部件之间需要在严格的负荷和压力条件下彼此进 行摩擦时。这些处理可应用于其中铁合金部件要进行润滑(使用油、脂 等)的情况以及其中所述部件不打算进行润滑的情况。

在各种已知的处理方法中，可以列举在熔融盐浴(硝酸盐和亚硝酸 盐的混合物)中的表面氧化方法，这使得能够改善抗腐蚀性。

还已知磷化方法，该方法通过产生磷酸铁表面层而使得能够大幅度 地改善润滑效果。

还已知硫化方法，也就是说在铁合金部件的表面获得硫化铁(FeS) 层，以改善它们的抗咬合性(résistance au grippage)。通过这些硫化 方法处理的部件具有优良的耐摩擦(frottement)性、耐磨损(usure) 性和抗咬合性。

本发明更具体地涉及后一种类型的处理。

钢的硫化及其对润滑的影响是本领域技术人员已知的，并且可由例 如专利FR1406530、FR2050754和FR2823227的教导获知。

根据这些专利的教导，处理的金属部件被浸渍在200-350℃的优选包 含硫氰酸钾和氰根离子的离子化熔融盐浴中5-15分钟，离子化通过电解 实现，处理的部件被定位在阳极。FeS层通过改变铁合金部件的表面层 来获得。这种熔融盐的电解硫化要求特殊的预防措施以在电流通过期间 将所述浴保持在稳定状态，并且需要特别注意用过的化合物的再循环。 此外，这种方法需要大量的盐，这被证明是昂贵的。

另一种解决方案由专利US6139973的教导可知，该专利涉及可以通 过在30-50℃电解含高铁离子和硫代硫酸根离子或硫根离子(ions sulfures)的水溶液来沉积硫化铁的方法。处理的部件这次被定位在阴 极。这导致硫化铁层在处理的部件上的附着性的明显问题。

专利FR2860806教导了不借助于电解的纯化学途径的硫化处理。部 件被浸渍到含浓度为400-1000g/L的氢氧化钠、硫代硫酸钠和硫化钠的 水溶液中，温度大于100℃，时间为大约15分钟。这种方法的主要缺点 在于所述浴的自然碳酸化，这将逐渐导致其不可用。这种不可避免的劣 化同时带来了经济和生态限制。而且处理时间长，这是有害的。

发明内容

本发明所要解决的问题是减少由该方法产生的有毒产物量以及减少 其所需的能量消耗，同时保持高的抗咬合效果和硫化铁层在处理的部件 上的良好附着性。

为了解决此问题，已经考虑并开发了一种通过电解含铁(ferreuses) 表面以改善它们的摩擦性质或耐磨损性和抗咬合性的表面处理方法，在 所述方法的过程中，所述表面形成电解的阳极并且电解浴含有含硫物质， 所述浴主要包含水，并且还含有含氯盐和含氮物质，它们的用量适合于 使得能够或者有利于所述表面的硫化反应。

所获得的抗咬合效果是高的，并且具有大的可再现性。所获得的硫 化铁层对所述表面具有良好的附着性。所使用的盐和其它原料的用量低。 有毒废物的产生受到了限制并且反应所需的能量消耗低。该方法因而在 效率和经济性方面获得的很好的平衡。

所述浴可以是水溶液。

优选地，含硫物质是硫化物。它可以是一硫化钠、一硫化钾、一硫 化铵。它还可以是硫代硫酸盐，例如硫代硫酸钠、硫代硫酸钾、硫代硫 酸铵。它还可以是亚硫酸盐。

优选地，硫化物以相当于20g/L-90g/L的硫根离子浓度的浓度引入。

优选地，硫化物是以50-200g/L的浓度引入的一硫化钠。

优选地，含氯盐是氯化物，例如氯化钠、氯化钾、氯化锂、氯化铵、 氯化钙或氯化镁。它还可以是次氯酸盐、亚氯酸盐、氯酸盐或高氯酸盐， 例如是钠、钾、锂、铵、钙或镁的上述盐。

优选地，氯化物以相当于大约15g/L-200g/L的氯根离子(ions chlorures)浓度的浓度引入。

优选地，氯化物是以30-300g/L的浓度引入的氯化钠。