纳米氧化铁诱导碳钢表面氮合金化的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN101892449A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CNCN101892449101892449A(43)申请公布日2010.11.24(21)申请号201010227767.X(22)申请日2010.07.15(71)申请人上海大学地址200444上海市宝山区上大路99号(72)发明人钟庆东盛敏奇王毅林海周琼宇(74)专利代理机构上海上大专利事务所(普通合伙)31205代理人顾勇华(51)Int.Cl.C23C8/28(2006.01)C21D1/68(2006.01)权利要求书1页说明书3页(54)发明名称纳米氧化铁诱导碳钢表面氮合金化的方法(57)摘要本发明涉及一种纳米氧化铁诱导碳钢表面氮合金化的方法。本发明主要步骤如下：(1)制备纳米氧化铁：配制0.1mol/L的硝酸铁溶液，在磁力搅拌器的剧烈搅拌下向其中缓慢滴加浓度为1.0mol/L的氨水。铁离子沉淀完全后，将沉淀物用离心机分离，用蒸馏水洗涤后并烘干，然后在马弗炉中于350℃下焙烧4h。(2)将制备好的纳米氧化铁按照10～40g/L的含量超声分散在乙醇溶液中，而后喷涂到碳钢表面，涂层的厚度控制在600nm～2μm。(3)将用上述方法获得的附着纳米氧化铁的碳钢装入固定床石英管反应器中，纯氨气氛500℃下保持2h，再随炉冷至室温。并于室温向反应管内通入O2/N2混合气[V(O2)/V(N2)＝0.6％]进行表面钝化处理，最终得到表面氮合金化的碳钢。该氮合金化的碳钢表面呈灰黑色，表面均匀平整，表面拥有良好的耐腐蚀性和较高的硬度。CN108924ACN101892449ACCNN110189244901892450A权利要求书1/1页1.一种纳米氧化铁诱导碳钢表面氮合金化的方法，其特征在于它的操作顺序和步骤如下：a.配制0.1mol/L的硝酸铁溶液，在磁力搅拌器的剧烈搅拌下向其中缓慢滴加浓度为1.0mol/L的氨水；待pH计显示溶液呈中性，铁离子沉淀完全后，停止滴加氨水；将沉淀物用离心机分离，再用蒸馏水洗涤后，置于120℃烘箱中干燥12h，然后在马弗炉中于350℃下焙烧4h，得到产物纳米氧化铁；b.将制备好的纳米氧化铁按照10～40g/L的含量超声分散在质量浓度为75％乙醇溶液中，而后将分散有纳米氧化铁的乙醇溶液喷涂到经除油、除锈并打磨清洗过的碳钢表面；用冷风将喷涂的碳钢表面快速吹干，涂层的厚度控制在600nm～2μm；c.将步骤b的附着纳米氧化铁的碳钢装入固定床石英管反应器中，通入纯氨气，气体流量控制在80ml/min；在15min内由室温升温至200～400℃，然后以2℃/min的速率升温至500℃，在此温度下保持2h，再在氨气流中降至室温；并于室温向反应管内通入O2和N2的混合气进行表面钝化处理，O2与N2的体积比为0.6％，气体流量控制在60ml/min，时间1～6h，最终得到表面氮合金化的碳钢。2CCNN110189244901892450A说明书1/3页纳米氧化铁诱导碳钢表面氮合金化的方法技术领域[0001]本发明涉及一种纳米氧化铁诱导碳钢表面氮合金化的方法，属于金属表面合金化处理的技术领域。背景技术[0002]钢铁表面渗氮能够有效改善钢材的抗氧化性及在腐蚀介质中的耐热蚀性，而且还可以提高钢材表面的耐磨性，从而延长工件的使用寿命氮在铁基固溶体中一个最显著和最有效的作用是稳定面心立方晶格，同时在固溶强化、晶粒细化硬化、加工硬化、应变时效、耐全面腐蚀、点腐蚀和缝隙腐蚀方面起积极作用。[0003]自1923年德国人Fry把氨气应用于钢铁的渗氮以来，随着科学技术的进步，钢铁渗氮的工艺技术比较成熟，在热处理工艺上已得到广泛的应用。按渗氮温度与渗氮介质的不同主要有如下渗氮方法：[0004]A)Uninite法是将钢铁材料置于氨气流中加热到773K左右进行渗氮；[0005]B)Floeprocess法是将钢铁置于氨气流中，在773K左右长时间加热保温渗氮；[0006]C)Tuffnit法是使用以氰酸盐类作为盐浴的主要成分，从涂钛坩埚底部吹入空气，在843K将工件处理数分钟至4小时进行渗氮；[0007]D)Nitemper法是在气体渗碳介质中添加少量的氨气，进行碳氮共渗；[0008]E)Unisof法是利用尿素热分解产生的CO和NH3进行碳氮共渗；[0009]F)等离子氮化法是在低真空(0.5～10torr)的气体中，加上100～500伏电压，以炉壁做阳极、被处理物体为阴极的渗氮方法。[0010]此外，其他的渗氮方法还有：高压氮化、超声波氮化、放电氮化等。这些氮化方法都应用于改善材料的表面性能。[0011]前面所述钢板表面氮合金化方法虽能有效赋予钢板表面一定程度的氮合金化，但是这些工艺对设备要求较高，且大规模工业化应用存在一定的局