[发明专利]一种高性能销轴紧固件表面改性处理技术

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属材料表面处理技术，具体地说涉及一种可应用于大中载荷及户外腐蚀服役环境下，销轴紧固件的表面强化改性处理技术。

背景技术

销轴是一类标准化的紧固件，广泛应用于工程车、物流装卸设备、列车、生产设备等工程、码头物流、机械、冶金、化工等工作臂、气缸、油缸及多种销轴联接机构设备，既可静态固定连接，亦可与被连接件做相对运动，主要用于两零件的铰接处，构成铰链连接。销轴通常用开口销锁定，工作可靠，拆卸方便。目前销轴的国内标准GB/T882-2008，国际标准为ISO 2341:1986。

大部分工程车辆、物流装卸设备的销轴通常工作于两大服役条件：

（1）重载荷且动态连接（与被连接件做一定的轴向或径向相对运动），通常选用高强度结构钢（抗拉强度Rm≥800 Mpa，典型材料如42CrMo）。

（2）露天腐蚀环境，日积月累或高温、冲击、操作不当等诸多因素影响下，销轴与其轴孔往往受腐蚀堵转失效，导致车辆设备故障停机，特别是销轴的锈死于轴孔内，使设备难以拆卸维修，在中国南方沿海地区较为常见，设备经济损失严重，故耐腐蚀防护十分重要，目前传统上采用防锈油、磷化、镀锌、镀铬镍等涂层涂装防腐。由于轴通常无加油孔，对于兼有重载荷且动态连接的工程、物流类车辆设备用销轴，涂层涂装类防护层容易流失、开裂、剥落，防锈效能与可靠性较低。

如果仅考虑重负荷、耐动态冲击腐蚀等技术要求，可以选择基体防锈能力较好的高强度材料，如高强度的特种不锈钢（抗拉强度Rm≥800 Mpa的沉淀硬化型不锈钢系列，目前国内牌号有0Cr17Ni7A、 0Cr17Ni4Cu4Nb和0Cr15Ni7M02Al，或国外为600系列等），但其原材料价格贵（通常为合金结构钢的3倍以上）、加工难度大，经济性较差。

故兼顾重负荷、耐腐蚀、低成本要求的销轴技术很长一段时期以来都是中国乃至国外的行业共性需求和技术难题。

发明内容

针对上述技术所存在的缺陷，本发明提供一种高性能销轴紧固件表面改性处理技术，通过使用本发明技术可使销轴表面达到无涂层、低成本、高强韧、耐腐蚀等效果。

为实现上述目的，本发明的技术方案通过如下步骤来完成：

第1步：对对合金结构钢为基体材料的销轴零件进行脱脂、酸性活化、去离子水洗干净。

脱脂去污处理采用市售杜邦化学RR-602活化剂，在25～40℃，超声波清洗3～15min；酸洗活化处理采用杜邦化学RR-602活化剂，25～40℃，超声波清洗5～10min；水洗均在常温去离子水进行；然后上红外烘箱，温度220～340℃，时间1小时。

第2步：对销轴零件进行烘干，去除表面的残留水。

第3步：对销轴零件进行温度为520～580℃，时间为30～150min的一步气体渗氮硫铬处理，使得渗层组织厚度达到20～50μm。

所述硫铬的气态络合物是指含硫的化合物与含铬化合物的混合物，两者之间的质量比为99:1～1:99，优选80:20～20:80，更优选60:40～40:60；所述硫铬的气态络合物也可以是硫酸铬铵、铬酰氯的二硫化碳溶液、硫酸铬铵、甲酰胺溶液中的至少一种。其中含硫化合物为硫醇、硫酚、硫醚、二硫化物、多硫化物中的至少一种；含铬化合物为硫酸铬铵、乙酸亚铬中的至少一种。

所述的一步气体渗氮硫铬处理，是在真空炉中采用硫铬的气态络合物与氨气的混合气体，带入炉内，气态硫铬络合物与氨气均离子化，很容易与钢铁零件形成高性能的耐腐蚀、耐磨损、抗冲击的氮硫铬铁化合物渗层组织，该渗层组织从外到内依次为致密化合物层、白亮层、扩散层，表面白亮层硬度高达Hv0.1600以上，白亮层硬表面的外面覆盖1～5μm含有氧化物、氮化物、铬化物、硫化物特殊的耐腐蚀、低摩擦系数致密化合物层。

第4步：对销轴零件进行喷沙或喷丸处理，去除化合物层外面的疏松层。

第5步：对该销轴零件进行温度为300～400℃，时间为10～60min氧化处理，使渗层组织表面覆盖氧化层。

所述步骤3到步骤5至少需要重复一次，优选重复1～3次，进一步优选重复2～3次。

本发明专利的有益效果：通过本发明处理的耐腐蚀、耐磨损、抗冲击的销轴零件，与传统的防锈油、电镀等涂镀层类防腐蚀技术的技术差异和优势明显。按照NSS中性盐雾试验，防腐蚀能力超过120小时，超过电镀铬20μm的防锈水平；耐冲击、耐磨损性能较好，在大载荷服役工况的条件下应用优势明显。

 

具体实施方式

实施例一：