专利名称：一种采用气体多元共渗和电沉积复合技术对紧固件进行表面处理的方法
技术领域：
本发明涉及建筑工程紧固件制造加工领域，具体来讲涉及一种采用气体多元共渗
和电沉积复合技术对紧固件进行表面处理的方法。
背景技术：
紧固件是工程中大量应用的基础零件。根据紧固件的力学性能要求不同，可以分 成多个等级，如4. 8级、8. 8级10. 9级等，级别越高紧固件力学性能要求也越高。在现代工 业生产中、很多工程应用领域除了对紧固件提出高级别的力学性能要求外，对抗腐蚀性能 也提出非常高的要求。 例如在化工领域大量使用高强度紧固件，但是在实际使用过程中，这些紧固件必 然会与一些腐蚀性非常强的化学物质接触，所以紧固件并不是由于强度不够失效，而是由 于防腐蚀性能不够而失效。又如在海洋条件下服役的舰船上，大量使用各类不同强度级别 的紧固件，由于处在含盐的海水环境下工作，也往往由于抗海水腐蚀性能不够在很短时间 内失效。 目前为提高紧固件防腐蚀性能，一般采用2种方法。 一种方法是采用化学方法在 紧固件表面得到一层化学转移膜(例入常温发黑、或高温发黑等)。另一种方法是对紧固件 进行表面电镀锌或者电镀铬处理。但是化学转移膜与电镀处理后的紧固件抗腐蚀性能并不 理想。评价材料的抗腐蚀性能优劣，往往采用国家颁布的盐雾试验标准方法进行评定。经 过电镀锌的紧固件一般经过50-100小时左右的盐雾试验表面就出现红锈，电镀铬的紧固 件一般经过120-150小时盐雾试验表面出现红锈。而经过化学转移膜处理的紧固件一般20 小时左右就会出现大量红锈。采用这些方法均不能满足化工环境、海洋环境工作条件要求。
发明内容
本发明解决了上述现有技术中存在的问题和不足，提供了一种提高紧固件强度和
耐腐蚀性，采用气体多元共渗和电沉积复合技术对紧固件进行表面处理的方法。
为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的一种采用气体多元共渗和
电沉积复合技术对紧固件进行表面处理的方法，包括如下步骤 ①、紧固件的初步加工处理将高强紧固件按照规定几何尺寸加工，然后进行抛丸 处理使其达到表面无氧化皮； ②、气体多元共渗处理将经过初步加工的紧固件置于多元共渗炉中，当炉内温度 达到共渗温度57(TC时，打开氨气瓶，使氨气通过管道进入到多元共渗炉的内部；同时打开 添加剂阀门，利用多元共渗渗剂气体发生装置使添加剂气体也进入到多元共渗炉的内部； 添加剂为10%的二硫代苏糖醇水溶液，且添加剂气体与氨气的用量按照每100毫升添加 剂，通入1. 5 2. 0立方米氨气；在风机的搅拌下共渗时间1. 5小时，使气体混合均匀，分解 出活性N、C、S、0原子渗入到紧固件表面，使表面形成一层40-60微米的金属间化合物层和
30.3毫米厚度的过度层； ③、电沉积镀铜处理将经过气体多元共渗处理的紧固件进行镀铜处理，镀铜温 度为40-50°C ，阴极电流密度控制在2 3安/分米2，镀液的HI值控制在11 12，镀铜 时间为10分钟；渡液成分中含有CuCN 30 35克/升、NaCN 5 8克/升、Na2C03 (碳酸 钠)10 15克/升； 、电沉积镀镍处理将经过气体多元共渗和电沉积镀铜处理后的紧固件进行清
洗后再进行镀镍处理，镀镍温度为20 30°C，阴极电流密度控制在1 2安/分米2，镀液
的ra值控制在4. 5 5. 5，镀镍时间为15分钟；渡液成分中含有ZnCl2 40 50克/升、
NH4C1 280 320克/升、113803 20 30克/升、聚乙二醇2 3克/升；⑤、成品经过上述步骤的处理后即可得到强度在450MPa 880MPa，2600小时不
出现锈蚀的紧固件成品。 本发明采用气体多元共渗技术对通用的8. 8级螺栓进行气体多元共渗处理，得到 40-60微米的化合物层与0. 3毫米左右厚度的过度层。在此基础上进行电镀铜、电镀镍复合 处理。获得力学性能满足8. 8级高强紧固件标准，盐雾试验达到2600小时不出红锈的高抗 腐蚀性能的新型高强度与高防腐蚀性能的新型紧固件。 综上所述，依照本发明方法进行加工处理的紧固件不但性能满足高强度的要求， 而且可以达到经过2600小时盐雾试验不出现红锈抗腐蚀性能。
图1是经气体多元共渗处理后紧固件及表面上形成的化合物层的金相组织图；
图2是经过电沉积镀铜、镀镍处理后紧固件表面的金相组织图。
具体实施例方式
下面结合实施例及附图对本发明进行进一步的详细说明一种采用气体多元共渗 和电沉积复合技术对紧固件进行表面处理的方法，包括如下步骤 ①、紧固件的初步加工处理将高强紧固件按照规定几何尺寸加工，然后进行抛丸 处理使其达到表面无氧化皮； ②、气体多元共渗处理将经过初步加工的紧固件置于多元共渗炉中，当炉内温度 达到共渗温度57(TC时，打开氨气瓶，使氨气通过管道进入到多元共渗炉的内部；同时打开 添加剂阀门，利用多元共渗渗剂气体发生装置使添加剂气体也进入到多元共渗炉的内部； 添加剂为10%的二硫代苏糖醇水溶液，且添加剂气体与氨气的用量按照每100毫升添加 剂，通入1. 5 2. 0立方米氨气；在风机的搅拌下共渗时间1. 5小时，使气体混合均匀，分解 出活性N、C、S、0原子渗入到紧固件表面，使表面形成一层40-60微米的金属间化合物层和 0.3毫米厚度的过度层；(见图1) ③、电沉积镀铜处理将经过气体多元共渗处理的紧固件进行镀铜处理，镀铜温 度为40-5(TC ，阴极电流密度控制在2 3安/分米2，镀液的ra值控制在11 12，镀铜 时间为10分钟；渡液成分中含有CuCN 30 35克/升、NaCN 5 8克/升、Na2C03 (碳酸 钠)10 15克/升； 、电沉积镀镍处理将经过气体多元共渗和电沉积镀铜处理后的紧固件进行清洗后再进行镀镍处理，镀镍温度为20 30°C ，阴极电流密度控制在1 2安/分米2，镀液的
ra值控制在4. 5 5. 5，镀镍时间为15分钟；渡液成分中含有ZnCl240 50克/升、朋4。1
280 320克/升、H3B03 20 30克/升、聚乙二醇2 3克/升；(见图2) ⑤、成品经过上述步骤的处理后即可得到强度在450MPa 880MPa， 2600小时不
出现锈蚀的紧固件成品。 以螺栓紧固件为测定对象，按照GB/10125-1997的规范标准进行试验测试，测定
结果见表一。 表一 高强度、高防腐蚀性能螺栓性能测定结果
螺栓级别与处理方式材料强度极限(MPa)按照GB/10125-1997 标准盐雾试验结果
4. 8级M16螺栓 气体多元共渗+电沉积铜、镍Q235大于4502600小时没有出现红锈； 保护级别10级
8. 8级M16螺栓 气体多元共渗+电沉积铜、镍35CrMoSi大于88Q2600小时没有出现红锈； 保护级别10级
权利要求
一种采用气体多元共渗和电沉积复合技术对紧固件进行表面处理的方法，其特征在于包括如下步骤①、紧固件的初步加工处理将高强紧固件按照规定几何尺寸加工，然后进行抛丸处理使其达到表面无氧化皮；②、气体多元共渗处理将经过初步加工的紧固件置于多元共渗炉中，当炉内温度达到共渗温度570℃时，打开氨气瓶，使氨气通过管道进入到多元共渗炉的内部；同时打开添加剂阀门，利用多元共渗渗剂气体发生装置使添加剂气体也进入到多元共渗炉的内部；在风机的搅拌下共渗时间1.5小时，使气体混合均匀，分解出活性N、C、S、O原子渗入到紧固件表面，使表面形成一层40-60微米的金属间化合物层和0.3毫米厚度的过度层；③、电沉积镀铜处理将经过气体多元共渗处理的紧固件进行镀铜处理，镀铜温度为40-50℃，阴极电流密度控制在2～3安/分米2，镀液的PH值控制在11～12，镀铜时间为10分钟；④、电沉积镀镍处理将经过气体多元共渗和电沉积镀铜处理后的紧固件进行清洗后再进行镀镍处理，镀镍温度为20～30℃，阴极电流密度控制在1～2安/分米2，镀液的PH值控制在4.5～5.5，镀镍时间为15分钟；⑤、成品经过上述步骤的处理后即可得到强度在450MPa～880MPa，2600小时不出现锈蚀的紧固件成品。
2. 根据权利要求1所述采用气体多元共渗和电沉积复合技术对紧固件进行表面处理 的方法，其特征在于所述添加剂为10%的二硫代苏糖醇水溶液，且添加剂气体与氨气的 用量按照每100毫升添加剂，通入1. 5 2. 0立方米氨气。
3. 根据权利要求1所述采用气体多元共渗和电沉积复合技术对紧固件进行表面处理 的方法，其特征在于所述电沉积镀铜步骤中渡液成分中含有CuCN30 35克/升、NaCN 5 8克/升、Na2C03 10 15克/升。
4. 根据权利要求1所述采用气体多元共渗和电沉积复合技术对紧固件进行表面处理 的方法，其特征在于所述电沉积镀镍步骤中渡液成分中含有ZnCl240 50克/升、NH4C1 280 320克/升、H3B03 20 30克/升、聚乙二醇2 3克/升。
全文摘要
本发明公开了一种采用气体多元共渗和电沉积复合技术对紧固件进行表面处理的方法，包括如下步骤紧固件的初步加工处理、气体多元共渗处理、电沉积镀铜处理、电沉积镀镍处理，经过上述步骤的处理后即可得到强度在450MPa～880MPa，2600小时不出现锈蚀的紧固件成品。综上所述，依照本发明方法进行加工处理的紧固件不但性能满足高强度的要求，而且可以达到经过2600小时盐雾试验不出现红锈抗腐蚀性能。
文档编号C25D5/12GK101713072SQ200910060298
公开日2010年5月26日 申请日期2009年8月7日 优先权日2009年8月7日
发明者何伦根, 吴大兴, 崔国栋, 芦笛, 高国庆 申请人:四川中力伟业多元合金科技有限公司