[发明专利]一种合金钢表面Ce-Nd二元稀土溶胶复合陶瓷化处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及对合金钢表面陶瓷化耐腐蚀处理方法，尤其是涉及一种腐蚀性气体压缩机合金钢缸体与活塞表面稀土溶胶氮氧硫多元复合陶瓷强化耐腐蚀处理方法。

 

背景技术

化工行业的腐蚀性气体（Cl_2,HCl,H₂S,NH₃,光气，肼等）压缩机合金钢缸体与活塞在化工生产应用过程中的腐蚀问题是业内共知的；也是一直被列为重点攻关的技术难题。腐蚀性气体压缩机合金钢缸体与活塞的使用寿命较短严重制约了生产效率的提高，化工生产的安全性也受到了严重的挑战。

为了解决腐蚀性气体压缩机合金钢缸体与活塞使用寿命较短的问题，现有技术措施为：1、更换材料，通过使用不同型号的不锈钢制作腐蚀性气体压缩机合金钢缸体与活塞。2、电镀镍铬合金。3、涂覆镍铬合金。近二十年来，该技术领域的改进方向主要放在了如何将不锈钢类材料复合到腐蚀性气体压缩机合金钢缸体与活塞表面，期望提高其力学性能与化学耐腐蚀性能技术措施上。例如，镀硬铬、镀镍铬合金，镶不锈钢缸套，涂覆镍铬合金等；但上述技术方法对提高腐蚀性气体压缩机合金钢缸体与活塞的使用寿命没有显著效果。原因在于人们对于较高温度（90-180℃）和压力条件下（1-5MPa）的腐蚀性气体与压缩机缸体和活塞的相互作用腐蚀失效机理认识不足。中国专利201010584994公开了合金钢缸体表面热喷涂镍铬合金工艺方法，合金钢缸体表面形成厚度25μm-55μm的镍铬合金，该技术被包含在了上述的技术概述当中，且该技术对腐蚀性气体压缩机合金钢缸体与活塞耐腐蚀能力和使用寿命的提高效果并不明显。不锈钢缸套和活塞的腐蚀仍然非常严重。

申请人研究发现，腐蚀性气体压缩机合金钢缸体与活塞工作过程中，由于所有的钢铁材料均为过渡族元素为基体的合金，对前面所述腐蚀性气体工作介质具有很强的化学催化性能。所以腐蚀性气体压缩机合金钢缸体与活塞的工作表面就成了腐蚀性气体的触媒催化反应界面，从而这种“催化性化学腐蚀”体系也就成了腐蚀性气体压缩机合金钢缸体与活塞表面腐蚀的加速体系，从而导致了腐蚀性气体压缩机合金钢缸体与活塞表面严重的剥离性腐蚀，腐蚀层化合物呈疏松的粉体状。

 

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是解决现有技术腐蚀性气体压缩机合金钢缸体与活塞耐腐蚀能力差和使用寿命短的问题，提供一种合金钢表面Ce-Nd二元稀土溶胶复合陶瓷化处理方法，通过稀土溶胶、氮氧硫多元复合陶瓷表面强化耐腐蚀处理方法，提高腐蚀性气体压缩机合金钢钢缸体和活塞使用寿命。

实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种合金钢表面Ce-Nd二元稀土溶胶复合陶瓷化处理方法，其特征在于，包括以下工艺步骤：

首先，对工件进行氧化或阳极氧化处理，形成厚度为6～12μm的Fe-Cr-Si多元氧化物层；

其次，对工件进行真空含浸Ce-Nd二元纳米稀土溶胶封闭处理；

然后，对工件进行烘干处理；

最后，进行硫氮化转晶硬化处理，使其表面形成致密的氮氧硫稀土/铬铁硅多元陶瓷组织层；所述氮氧硫稀土/铬铁硅多元陶瓷组织层的厚度为20μm～35μm，其具备优良的力学性能与耐腐蚀性能。

进一步，所述合金钢表面Ce-Nd二元稀土溶胶复合陶瓷化处理方法的具体步骤为：

A、对合金工件的工作表面进行氧化或阳极氧化处理，处理后形成厚度为6～12μm 的Fe/Cr/Si多元氧化物梯度层；

所述氧化处理的温度为350～500℃，处理时间为240～400min；

所述阳极氧化温度为90～100℃，时间为60～120min；阳极化处理后的工件要及时用去离子水清洗和烘干，烘干温度为120～200℃；

B、对步骤A得到的工件进行真空含浸Ce-Nd二元稀土溶胶封闭处理，所述处理的真空度条件为20～30Pa，处理时间为200～300min；

C、将步骤B得到的工件进行烘干处理，温度为120～200℃，处理时间为200～300min；