[发明专利]一种弹簧钢丝表面氧化处理工艺

说明书

本发明公开了一种弹簧钢丝表面氧化处理工艺，在淬火回火钢丝生产工艺中加入一道表面氧化工艺技术，利用铁基零件的高温水蒸气处理原理，即经过中频加热后的钢丝与过饱和蒸汽反应，在钢丝表面生成一层致密的Fesubgt;3/subgt;Osubgt;4/subgt;氧化膜，以防止金属被腐蚀，该工艺包括以下步骤：1)前处理；2)中频加热；3)覆膜；4)淬火；5)中频回火；6)涡流探伤；7)收线。其中在步骤2)中将钢丝加热至900℃～980℃，再经过步骤3)，将加热后的钢丝通过相对密封的反应腔室，并在所述反应腔室中通入温度在450℃～500℃的过饱和蒸汽，使钢丝表面生成一层致密的Fesubgt;3/subgt;Osubgt;4/subgt;，达到覆膜隔绝氧气防锈蚀的目的。

技术领域

本发明涉及弹簧生产技术领域，具体为一种弹簧钢丝表面氧化处理工艺。

背景技术

目前，一般工厂生产的淬火钢丝表面均呈暗黑色或暗红色，个别产品表面还呈褐红色，这种褐红色物质主要是Fe₂O₃，俗称铁红，Fe₂O₃不溶于水，也不与水起作用，室温状态下其结构疏松多孔。这种钢丝在储存过程中防锈不当会导致钢丝表面越来越锈，在储存过程或卷制过程中存在断裂的风险。

钢铁表面的氧化物主要来源于两个方面：一是在制造加工过程中产生的氧化膜，由于加工温度不同，表面氧化皮的组成亦有差异；二是受大气腐蚀形成的腐蚀产物膜，主要在潮湿空气中进行，即所谓的大气腐蚀，所生成的氧化膜通常称为铁锈，它以电化学腐蚀为主，特别是当潮湿空气中有少量的二氧化碳气体存在时，更容易发生腐蚀。

铁锈的主要成分是灰色的FeO、赤色的Fe₂O₃、橙黄色的Fe₂O₃·nH2O和蓝黑色的Fe₃O₄，FeO又称一氧化铁，其性质极不稳定，易被氧化成Fe₂O₃；Fe₂O₃就是常说的铁锈，其本身属于腐蚀产物，其特性疏松多孔；Fe₃O₄为黑色晶体，具有很好的磁性，从晶体结构来看，Fe₃O₄氧化膜也是p型半导体氧化物，但其缺陷浓度比FeO少，它具有晶尖石型复杂立方晶格结构，从室温至熔点(1538℃)，其相结构非常稳定，是钢铁表面几种氧化膜中结构最致密、抗氧化性最佳的氧化膜。

淬火回火钢丝生产属于感应加热——淬火——回火连线生产，虽然加热温度比较高，但加热速度比较快，尤其淬火回火钢丝为了获得高强度，大多采用500℃以下的中温回火，因此在其生产过程中FeO生成量少到可以忽略不计，但Fe₂O₃在生产过程没有特殊工艺手段很难避免出现，这就造成钢丝收线上油后总还会有Fe₂O₃吸附在钢丝表面，从而导致钢丝表面发生析氢腐蚀，其生成物Fe(OH)₂被继续氧化，生成Fe(OH)₃，Fe(OH)₃脱水生成棕红色Fe₂O₃，这就导致淬火回火钢丝在储存过程中防锈不当会导致钢丝表面越来越锈的根本原因。

目前在针对钢丝表面锈蚀问题，一般防锈措施分为两种：

1、涂抹防锈油以使钢丝隔绝空气，但是防锈油随时间挥发或被擦拭后，即失去保护效果，同时使得操作车间存在大量油污，极大降低车间清洁度。

2、利用发蓝、发黑等氧化工艺在表面形成氧化膜，但是该工艺一般反应温度为400度，将零件放置在密闭气室里，反应时间要一个小时左右，同时需要在淬火、回火等工艺完成之后进行覆膜，因此无法实现在线覆膜，导致生产效率降低。

因此，如何对弹簧钢丝进行表面处理以解决防锈难题，同时确保生产速度成为该领域亟待解决的问题。

发明内容