[发明专利]一种煤矿机械用低合金结构钢的表面处理工艺

说明书

本发明公开一种煤矿机械用低合金结构钢的表面处理工艺，包括以下步骤：S1：预处理：将低合金结构钢浸入除锈防护液，双频超声处理10‑15min，去除表面油脂和锈斑，并生成磷化膜；所述除锈防护液包括以下质量比组分：磷酸4‑8％、柠檬酸2‑3％、钼酸钾1‑2％、硫脲1‑1.5％、氨基酸表面活性剂3‑5％、十二烷基硫酸钠0.5‑1％、水补足余量；S2：静电喷涂；S3：射频磁控溅射镀PTFE薄膜；S4：等离子体处理：在150‑200℃、600Pa的环境中，以NH₃、CH₄、SiH₄为反应气体进行等离子体气相沉积。本发明处理工艺有效提高其钢材工件表面硬度、耐磨性、自润滑性、耐腐蚀性，在较大应力条件下能有效抑制工件的应力腐蚀，进而提高煤矿机械设备耐疲劳强度。

技术领域

本发明属于煤矿机械技术领域，还涉及结构钢表面处理技术领域，具体涉及一种煤矿机械用低合金结构钢的表面处理工艺。

背景技术

煤矿机械是专门用于煤矿开采的机械，主要用于煤矿的采掘、支护、运输、洗选等生产过程，我国作为煤炭第一生产大国，煤矿机械的应用在我国煤炭化工的发展历史中具有里程碑式的重要意义，提高了煤炭的生产效率和品质。

低合金结构钢是指合金成分总量在5％以下的合金结构钢，由于自身具有高屈服极限、较高的承载能力、优良的低温冲击韧性等性能特征，成为煤矿机械设备制造所需的关键材料。由于低合金结构钢主体为铁素体组织，韧性较好，但是硬度和表面耐磨强度偏低，耐腐蚀性差，必须通过特殊的表面处理方法提高其耐磨性和抗腐蚀性，降低煤矿机械设备运作时造成机械磨损程度，进而延长煤矿机械设备的使用年限。近几年，关于钢材表面处理方面的研究和报道层出不穷，如申请号为CN200810035058.4的专利，公开表面处理液、表面处理方法及经表面处理的镀锡钢板；如申请号为CN201480065135.4的专利，公开锌-铝-镁合金镀覆钢板的表面处理方法；如申请号为CN201811-324642.1的专利，公开一种镀层色泽均匀的不锈钢连续电镀工艺，但目前，尚未有专门针对应用于煤矿机械的低合金结构钢的表面处理方法。

鉴于以上所述，本发明结合磷化处理、静电喷涂技术、射频磁控溅射技术、等离子体表面渗N、C、Si技术对煤矿机械用低合金结构钢进行表面处理，提高其钢材工件表面耐磨性、自润滑性、耐腐蚀性，进而延长煤矿机械设备的使用寿命。

发明内容

针对现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种煤矿机械用低合金结构钢的表面处理工艺。

本发明的技术方案概述如下：

一种煤矿机械用低合金结构钢的表面处理工艺，包括以下步骤：

S1：预处理：将低合金结构钢浸入除锈防护液，双频超声处理10-15min，去除表面油脂和锈斑，并经化学反应在钢表面原位生成一层磷化膜，用蒸馏水冲洗3次后，120-130℃快速烘干；

所述除锈防护液包括以下质量比组分：磷酸4-8％、柠檬酸2-3％、钼酸钾1-2％、硫脲1-1.5％、氨基酸表面活性剂3-5％、十二烷基硫酸钠0.5-1％、水补足余量；

S2：静电喷涂：采用静电喷涂技术将改性氟碳涂料均匀喷镀在低合金结构钢表面，控制喷涂电压为40-55KV，静电电流为10-12μA，流速压力为0.4-0.5MPa，涂层厚度为0.2-0.3mm，并于120-160℃，保温固化15min；

S3：射频磁控溅射镀膜：将真空室抽真空至1×10^-4-5×10^-4Pa,再通入氩气，以聚四氟乙烯作为靶材，预溅射3min后，以低合金结构钢为衬底，控制PTFE薄膜的沉积速率为10μm/min，溅射10-15min；