[发明专利]通过渗氮或碳氮共渗、氧化然后浸渍的钢元件的表面处理方法

说明书

本发明涉及钢元件的表面处理方法，以赋予所述元件以高耐腐蚀性和耐磨损性，所述方法包括渗氮或碳氮共渗步骤，适于形成由ε和/或γ’相的铁氮化物形成的至少8微米厚度的结合层；氧化步骤，适于产生厚度为0.1至3微米的氧化物层；以及通过在浸渍浴中在环境温度下浸润至少5分钟的浸渍步骤，所述浴由以下物质形成：至少70％重量，上下相差1％的由C9‑C17烷烃馏分形成的烃混合物所形成的溶剂，10％‑30％重量，上下相差1％的至少一种由C16‑C32烷烃馏分组成的石蜡油以及至少一种合成酚添加剂类型的添加剂，其浓度为0.01％‑3％重量，上下相差0.1％。

技术领域

本发明涉及借助于浸渍处理的具有良好耐腐蚀性的由黑色金属、在实践中由合金钢或非合金钢制成的元件的表面处理方法。

更一般地，本发明应用于下述这样的任何类型的机械元件：所述元件旨在确保使用中的机械功能并且应当具有高硬度以及长期耐腐蚀性和耐磨损性。例如在汽车或航空领域中使用的众多元件就是这种情况。

背景技术

为了改善钢机械元件的耐腐蚀性，已经提出了各种处理，其包括渗氮或碳氮共渗步骤(在熔融盐浴中或者在气态介质中)，有时之后是氧化步骤和/或精加工(finition)层的沉积。要回顾的是，渗氮和碳氮共渗是通过结合-扩散提供氮(或者氮和碳)的热化学处理：在表面处形成由铁氮化物形成的结合层(存在多个可能的相)，在其之下通过扩散存在氮。

因而，文献EP-0 053 521主要针对寻求改善耐腐蚀性和/或摩擦系数的活塞杆提出了适于形成ε相层的碳氮共渗处理和用于利用由树脂形成的精加工层覆盖该ε相层的精加工处理(对于该树脂，该文献涉及非常广泛的范围，包括丙烯酸类树脂，醇酸树脂，马来酸酯，环氧化物，甲醛，酚醛树脂，聚乙烯醇缩丁醛，聚氯乙烯，聚酰胺，聚酰亚胺，聚氨酯，有机硅，聚乙烯醚和脲醛树脂，有利地加载有选自以下的添加剂：锌的磷酸盐和铬酸盐(为了改善耐腐蚀性)，和/或有机硅，蜡，聚四氟乙烯，二硫化钼，石墨或硬脂酸锌(为了降低摩擦系数)。确切的结果未给出；要简单提及的是，良好实施例是包含硬脂酸锌或铬酸锌或蜡的丙烯酸类/环氧化物/氨基树脂系统。

文献EP-0 122 762描述了一种用于生产耐腐蚀性钢元件的方法，包括以下步骤：渗氮(ε-相，如前)，然后是气态氧化，然后应用包含脂族烃的蜡状物质(Castrol V425)以及第2a族金属的皂，优选钙和/或钡皂。盐雾耐腐蚀性是大约250小时。

申请人自己已经提出旨在获得更好耐腐蚀性的处理方法。

文献EP–0 497 663提出一种方法，该方法在于使黑色金属元件经历渗氮，典型地在由钠、钾和锂的氰酸盐构成的熔融盐浴中进行渗氮，然后在熔融盐浴中或者在氧化性离子气氛中氧化，以获得渗氮层，所述渗氮层包含致密的深度子层和具有良好控制的孔隙率的表面层，并且最后是厚度为3-20μm的以下的聚合物的沉积物：氟乙烯-丙烯(FEP)，或者聚四氟乙烯(PTFE)，或者氟化或有机硅化的聚氨酯的聚合物或共聚物，或者聚酰胺-聚酰亚胺。利用这种方法，试验显示耐腐蚀性得到改善，能够在盐雾(BS)中暴露可达大约500-1000小时而没有任何腐蚀迹象。

然后，文献EP-0 524 037已经提出了一种处理方法，根据该方法元件优选在基于氰酸根离子的熔融盐浴中进行渗氮，然后氧化并且最后用疏水性蜡浸渍。渗氮后接氧化导致形成由致密深度子层构成的层以及孔隙率得到良好控制的表面层。浸渍蜡是一种有机化合物，其具有500-10000的高分子量和10-73mN/m的液态表面张力。固相和表面层和液态蜡之间的接触角是0-75度。更特别地，所述蜡选自天然蜡，聚乙烯、聚丙烯、聚酯、氟化的合成蜡，或者改性石油残余物。这种解决方案使得能够同时改善黑色金属元件的耐腐蚀性和摩擦性能。如此处理的元件具有在标准化盐雾中的良好耐腐蚀性，兼具良好的摩擦性能。