[发明专利]一种钽、钽铌合金或钽铌钨合金喷丝头的表面处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钽、钽铌合金或钽铌钨合金喷丝头的表面处理方法。

背景技术

喷丝头是化纤纺织企业的重要纺丝基础原件，其质量的好坏直接影响到化纤纺丝机的机械性能。制造喷丝头的材料主要有金-铂(Au-Pt)、钽等材料，要求喷丝头具有高硬度、高耐磨性、表面粗糙度好、有良好的可纺性。由于喷丝头是长期在强酸强碱环境中工作，要求其有很强的抗腐蚀能力，由于金铂喷丝头价格昂贵，国内企业用钽喷丝头表面渗氮或钽喷丝头预先表面渗氮在阳极氧化处理，但经过阳极氧化处理的喷丝头孔道粗糙度降低，使喷丝头的可纺性和使用不如金铂喷丝头，也有厂家渗氮后在表面生成一层钽酸锂膜，这样使得喷丝头的硬度提高并经融盐反应后表面粗糙度稍好于渗氮并阳极氧化的喷丝头，但其抗腐蚀能力还是不如金铂合金的喷丝头。

喷丝头在设计合理的情况下，判别喷丝头的质量好坏，使用寿命的长短主要有如下几个因素：

1、喷丝头孔道和出丝面必须光滑，孔口必须无缺口、无毛刺等缺陷，孔圈距、间距必须满足设计要求。

2、必须要有足够的硬度和强度，使喷丝头表面有较强的抗变形和抗划伤能力。

3、由于在强酸强碱环境中工作，材质必须要求有很强的抗腐蚀性。

人们一直在研究怎样提高喷丝头的可纺性，延长喷丝头的使用寿命降低喷丝头的生产成本。与喷丝头长期在强酸强碱的环境中工作，在30年前一直是用造价比较昂贵的金铂合金材料来做喷丝头，由于造价高，硬度低，抗划伤能力也相应降低，并且不好管理。人们开始用钽材料来做喷丝头，但钽材硬度很低，需要在钽材上研究一种提高硬度的表面处理方法，经过不断研究人们开始用渗氮处理的方法来提高钽喷丝头的硬度，在低真空下渗氮能使钽喷丝头表面硬度提高至HV700左右，但可纺性还是不如黄铂合金喷丝头，后来又有人们在钽喷丝头表面生成钽酸锂膜，这种硬度在HV400左右，由于有比较合适的电极电位，使得喷丝头可纺性比直接渗氮的钽喷丝头要好一些，近两年人们研究出在钽喷丝头表面渗氮后在生成钽酸锂膜，渗氮会孔道粗糙度降低，生成钽酸锂膜后，硬度在HV500-600，会比直接在钽喷丝头表面生成钽酸锂膜的粗糙度会好一些，所以可纺性比前者都会好一些，但使用一段时间后会出现腐蚀现象，在可纺性和使用寿命方面还是不能取代金铂合金喷丝头。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的不足，提供一种钽、钽铌合金或钽铌钨合金喷丝头的表面处理方法。

为了达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

所述钽、钽铌合金或钽铌钨合金喷丝头的表面处理方法包括如下步骤：

(1)将钽、钽铌合金或钽铌钨合金材料做成喷丝头；

(2)将喷丝头的表面抛光后进行清洗并烘干；

(3)将经过步骤(2)处理的喷丝头放入真空炉内进行氮碳共渗处理，使喷丝头表面形成

氮碳层；

(4)将经过步骤(3)处理的喷丝头清洗并烘干，然后放入由硝酸盐组成的熔融盐浴中，

用电化学方法在喷丝头表面镀钽酸锂膜；

(5)将钽酸锂膜抛掉，在喷丝头表面留下氮碳层和镀钽酸锂膜时产生的过渡层。

优选地，步骤(2)所述的表面抛光是将喷丝头表面的粗糙度抛至0.02μm以上。

优选地，步骤(3)所述的氮碳共渗处理是将炉内抽真空至真空度为5×10²—8×10²Pa，升温至450—900℃，优选为850-900℃，保温0.5—4h后加入乙炔和氮气，所述乙炔和氮的体积比为(2—5.5):1，然后冷却待炉内温度降至100℃以下时取出喷丝头。

优选地，步骤(4)所述硝酸盐为硝酸锂，或硝酸锂和硝酸钾的混合溶液。

优选地，步骤(4)所述的电化学方法是将熔融盐浴升温至400—600℃，控制电压为1—30V，控制电流密度为1—800mA，恒压0.5—5h，优选为1—5h。

优选地，在步骤(4)所述的电化学方法镀膜是采用磁搅拌。

下面结合原理对本发明作进一步说明：

试验表明，氮碳共渗时间越长，深层越深硬度越高，但会使得镀膜时表面的碳原子与溶液里的氧产生反应，所以要适当控制氮碳共渗时间，喷丝头表面有一层氮碳层后，会使得膜层增长缓慢，所以时间要比钽基体的喷丝头要长温度要高，才能得到可纺性优良的膜层。

钽在真空下400℃以上开始吸氮，但钽要在800℃才能吸碳，所以温度控制在850-900℃比较合适，温度再高会使得钽基体的晶粒长达，光洁度降低。