一种检查钢件渗碳表面加工缺陷的化学方法.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 102901708 A (43)申请公布日 2013.01.30 CN 102901708 A *CN102901708A* (21)申请号 201210369163.8 (22)申请日 2012.09.29 G01N 21/25(2006.01) G01N 1/28(2006.01) (71)申请人 沈阳黎明航空发动机 （集团） 有限责 任公司 地址 110043 辽宁省沈阳市大东区东塔街 6 号 (72)发明人 赵永岗 冯湛 赵玉生 王辉 周英杰 (74)专利代理机构 沈阳东大专利代理有限公司 21109 代理人 李运萍 (54) 发明名称 一种检查钢件渗碳表面加。

2、工缺陷的化学方法 (57) 摘要 本发明属于钢件渗碳表面加工缺陷检查领 域， 特别涉及一种检查钢件渗碳表面加工缺陷的 化学方法， 具体操作方法为 ： 预处理采用先水基 除油， 然后进行碱性阳极处理和硫酸阳极腐蚀以 去除表面氧化物获得洁净的表面， 然后进行硝酸 腐蚀， 硝酸腐蚀后， 渗碳表面颜色呈灰色， 缺陷存 在部位呈现不同的颜色和形态， 从而清晰的显示 出在渗碳及磨削过程中产生的渗碳层软化、 再硬 化、 碳化软点、 脱碳、 磨削痕迹或划伤、 裂纹、 锈蚀 等缺陷。采用本发明可将零件有渗碳层和无渗碳 层的表面同时入槽， 且无渗碳层部位无需绝缘保 护， 可确保渗碳层部位缺陷清晰显示， 其他部位又。

3、 不会产生过腐蚀现象， 并且能够直接在零件上进 行宏观检查， 更有效的对产品质量进行了监控。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 2 页 1/1 页 2 1. 一种检查钢件渗碳表面加工缺陷的化学方法， 其特征在于包括以下步骤 ： （1） 水基除油 ： 采用浓度为 3050g/L 的 Turco4215 除油， 用量为 2060kg， 工作温度为 5060， 工作时间为 510min ； （2） 水洗工序 ： 室温下用流动水清洗 1030s， 并开启喷淋装置。

4、， 用水枪冲洗零件， 以去 除残留的溶液痕迹， 零件不出现锈蚀现象 ； （3） 水膜检查 ： 沥干 520s 后检查水膜， 水膜检查时间为 2030s ； （4） 阳极清理 ： 零件作为阳极， 槽体作为阴极， 溶液组成是浓度为 50100g/L 的氢氧化 钠溶液 40120kg 和浓度为 50100g/L 的添加剂 RR40 40120kg， 采用恒压电源， 电压为 612V， 工作时间 15min ； 用流动水清洗 1030s ； （5）硫酸腐蚀 ： 零件作为阳极， 槽体作为阴极， 采用浓度为 880920g/L 的硫酸溶液 8001350L腐蚀， 工作温度为1020， 采用恒压电源， 电压。

5、为7.510V， 工作时间1530s ； 用 流动水清洗 1030s ； （6） 中和 ： 为防止零件锈蚀， 必须去除零件表面残留的酸液， 采用浓度为 2535g/L 的硅 酸钠溶液 8001350L， 中和时间 1030s ； 用流动水清洗 1030s ； （7）硝酸腐蚀 ： 采用浓度为 4.55.5g/L 的硝酸溶液 8001350L 进行腐蚀， 腐蚀时间 530s ； 用流动水清洗 1030s ； （8） 中和 ： 为防止零件锈蚀， 必须去除零件表面残留的酸液， 采用浓度为 2535g/L 的硅 酸钠溶液 8001350L， 中和时间 1030s ； 用流动水清洗 1030s ； （9）。

6、 浸热脱水油 ： 采用 1200L 脱水油 120D 和 25L 添加剂 6375 的混合溶液进行脱水， 温 度控制在 100105， 时间大于 5min ； （10） 检查结果 ： 沥干冷却后进行检验， 渗碳表面颜色呈灰色， 缺陷存在部位呈现不同的 颜色和形态。 2. 根据权利要求 1 所述的一种检查钢件渗碳表面加工缺陷的化学方法， 其特征在于所 述的步骤 （3） 水膜检查中， 要检查水膜是否连续， 如有破膜现象重新进行水基除油工序。 3. 根据权利要求 1 所述的一种检查钢件渗碳表面加工缺陷的化学方法， 其特征在于所 述的步骤 （9） 浸热脱水油中， 要上下反复移动零件， 保证不产生气泡，。

7、 在热脱水油工序后， 要 检查零件表面有无水珠残留， 若有水珠残留， 用滤纸或吸油纸将残留水珠去除， 然后重新进 行热脱水油工序。 权 利 要 求 书 CN 102901708 A 2 1/4 页 3 一种检查钢件渗碳表面加工缺陷的化学方法 0001 技术领域 0002 本发明属于钢件渗碳表面加工缺陷检查领域， 特别涉及一种检查钢件渗碳表面加 工缺陷的化学方法。 背景技术 0003 钢铁零件在使用过程中， 为了满足某一部位对硬度的要求， 采用渗碳处理， 以增加 钢件表层的含碳量， 并经适当的热处理后， 使得表层具有高的硬度、 耐磨性和接触疲劳强 度。 但是在渗碳过程中、 以及在后续对渗碳表面加。

8、工中会产生影响渗碳质量的缺陷， 这些缺 陷在生产和应用中危害极大， 严重地影响零件的使用寿命。 能够准确显示渗碳、 磨削加工中 产生的缺陷， 对产品适量进行监控， 直接影响着产品的使用安全。 特别是对于在高速运转条 件下的航空发动机部件， 保证其安全性和可靠性显得尤为重要。所加工的零件其某一部位 有渗碳层， 由于零件结构复杂， 在加工过程中， 有渗碳层的部位和无渗碳层的部位需要同时 入槽处理， 既要保证渗碳层部位缺陷清晰显示， 其他部位又不能产生腐蚀现象。目前， 对于 渗碳表面的缺陷检查， 采取在试样上进行金相检查的方式， 不仅操作周期长， 而且不能对零 件加工过程产生的缺陷进行宏观检查。 发。

9、明内容 0004 本发明针对现有技术存在的不足， 提供了一种检查钢件渗碳表面加工缺陷的化学 方法， 通过缺陷部位与正常部位的颜色不同， 可以更加清晰、 可靠地判断出零件因渗碳或磨 削加工原因造成的渗碳层软化、 再硬化、 碳化软点、 脱碳、 磨削痕迹或划伤、 裂纹、 锈蚀等缺 陷。具体操作方法如下 ： （1） 水基除油 ： 采用浓度为 3050g/L 的 Turco4215 除油， 用量为 2060kg， 工作温度为 5060， 工作时间为 510min ； （2） 水洗工序 ： 室温下用流动水清洗 1030s， 并开启喷淋装置， 用水枪冲洗零件， 以去 除残留的溶液痕迹， 零件不出现锈蚀现象 。

10、； （3） 水膜检查 ： 沥干 520s 后检查水膜， 水膜检查时间为 2030s ； （4） 阳极清理 ： 零件作为阳极， 槽体作为阴极， 溶液组成是浓度为 50100g/L 的氢氧化 钠溶液 40120kg 和浓度为 50100g/L 的添加剂 RR40 40120kg， 采用恒压电源， 电压为 612V， 工作时间 15min ； 用流动水清洗 1030s ； （5）硫酸腐蚀 ： 零件作为阳极， 槽体作为阴极， 采用浓度为 880920g/L 的硫酸溶液 8001350L腐蚀， 工作温度为1020， 采用恒压电源， 电压为7.510V， 工作时间1530s ； 用 流动水清洗 1030s。

11、 ； （6） 中和 ： 为防止零件锈蚀， 必须去除零件表面残留的酸液， 采用浓度为 2535g/L 的硅 酸钠溶液 8001350L， 中和时间 1030s ； 用流动水清洗 1030s ； 说 明 书 CN 102901708 A 3 2/4 页 4 （7）硝酸腐蚀 ： 采用浓度为 4.55.5g/L 的硝酸溶液 8001350L 进行腐蚀， 腐蚀时间 530s ； 用流动水清洗 1030s ； （8） 中和 ： 为防止零件锈蚀， 必须去除零件表面残留的酸液， 采用浓度为 2535g/L 的硅 酸钠溶液 8001350L， 中和时间 1030s ； 用流动水清洗 1030s ； （9） 浸热。

12、脱水油 ： 采用 1200L 脱水油 120D 和 25L 添加剂 6375 的混合溶液进行脱水， 温 度控制在 100105， 时间大于 5min ； （10） 检查结果 ： 沥干冷却后进行检验， 渗碳表面颜色呈灰色， 缺陷存在部位呈现不同的 颜色和形态。 0005 其中， 所述的步骤 （3） 水膜检查中， 要检查水膜是否连续， 如有破膜现象重新进行 水基除油工序。 0006 所述的步骤 （9） 浸热脱水油中， 要上下反复移动零件， 保证不产生气泡， 在热脱水 油工序后， 要检查零件表面有无水珠残留， 若有水珠残留， 用滤纸或吸油纸将残留水珠去 除， 然后重新进行热脱水油工序。 0007 本。

13、发明的有益效果在于 ： 1、 采用本发明提供的水基除油、 阳极清理、 硫酸腐蚀前处理工艺， 对渗碳表面氧化物有 效清除， 使得经硝酸腐蚀后能够清晰显示缺陷部位。 0008 2、 采用本发明可将零件有渗碳层和无渗碳层的表面同时入槽， 且无渗碳层部位无 需绝缘保护， 可确保渗碳层部位缺陷清晰显示， 其他部位又不会产生过腐蚀现象。 0009 3、 采用本发明能够准确显示渗碳表面热处理及磨削加工中产生的渗碳层软化、 再 硬化、 碳化软点、 脱碳、 磨削痕迹或划伤、 裂纹、 锈蚀等缺陷， 能够直接在零件上进行宏观检 查， 更有效的对产品质量进行了监控。 附图说明 0010 图 1 为本发明的工艺方法流程。

14、图 ； 图 2 为采用本发明的方法加工后显现的碳化软点缺陷图 ； 图 3 为采用本发明的方法加工后显现的再硬化缺陷图 ； 图 4 为采用本发明的方法加工后显现的锈蚀缺陷图。 具体实施方式 0011 以下结合实施例对本发明做进一步说明。 0012 实施例 1 某内轴承环零件， 其轴承环部位为渗碳表面， 其余表面无渗碳层， 采用本发明对其渗碳 表面加工缺陷进行宏观检查， 按以下步骤进行 ： （1）水基除油 ： 采用浓度为 36 g/L 的 Turco4215 除油， 用量为 28.8kg， 溶液温度为 55 ； （2） 进行水洗工序时， 室温下用流动水清洗 10s， 并开启喷淋装置， 用水枪冲洗零。

15、件， 以 去除残留的溶液痕迹， 零件不出现锈蚀现象 ； （3） 水膜检查 ： 沥干 5s 检查水膜， 水膜检查时间为 20s， 水膜连续 ； （4） 阳极清理 ： 零件作为阳极， 槽体作为阴极， 溶液组成是浓度为 45 g/L 的氢氧化钠溶 说 明 书 CN 102901708 A 4 3/4 页 5 液 52kg 和浓度为 40g/L 的添加剂 RR40 52kg， 采用恒压电源， 电压为 8V， 工作时间 2min ； 用流动水清洗 10s ； （5） 硫酸腐蚀 ： 零件作为阳极， 槽体作为阴极， 采用浓度为 890 g/L 的硫酸溶液 800L 腐 蚀， 温度为 10， 采用恒压电源， 。

16、电压为 7.5V， 工作时间 15s ； 用流动水清洗 10s ； （6） 中和 ： 为防止零件锈蚀， 必须去除零件表面残留的酸液， 采用浓度为 32 g/L 的硅酸 钠溶液 800L， 中和时间 10s ； 用流动水清洗 10s ； （7） 硝酸腐蚀 ： 采用浓度为5.1 g/L的硝酸溶液800L进行腐蚀， 腐蚀时间7s ； 用流动水 清洗 10s ； （8） 中和 ： 为防止零件锈蚀， 必须去除零件表面残留的酸液， 采用浓度为 32 g/L 的硅酸 钠溶液 800L， 中和时间 10s ； 用流动水清洗 10s ； （9） 浸热脱水油 ： 采用 1200L 脱水油 120D 和 25L 添。

17、加剂 6375 的混合溶液进行脱水， 温 度控制在 103， 时间 7min， 在进行热脱水油工序时， 上下反复移动零件， 保证不产生气泡 ； 热脱水油工序后， 检查零件表面有无水珠残留。 0013 进行完硝酸腐蚀和浸热脱水油后， 经检查渗碳表面背景颜色呈灰色， 可以清晰的 显示出在渗碳过程中产生的碳化软点缺陷， 其颜色为浅白色区域， 形态为圆形， 见图 2 所 示。通过本发明的方法对渗碳表面的质量进行了有效监控， 同时无渗碳表面无腐蚀现象。 0014 实施例 2 某低压短轴零件， 其轴承环部位为渗碳表面， 其余表面无渗碳层， 采用本发明对其渗碳 表面加工缺陷进行宏观检查， 按以下步骤进行 ：。

18、 （1） 水基除油 ： 采用浓度为 42g/L 的 Turco4215 除油， 用量为 42kg， 溶液温度为 60 ； （2） 进行水洗工序时， 室温下用流动水清洗 20s， 并开启喷淋装置， 用水枪冲洗零件， 以 去除残留的溶液痕迹， 零件不出现锈蚀现象 ； （3） 水膜检查 ： 沥干 10s 检查水膜， 水膜检查时间为 25s， 水膜连续 ； （4） 阳极清理 ： 零件作为阳极， 槽体作为阴极， 溶液组成是浓度为 80g/L 的氢氧化钠 溶液 80kg 和浓度为 75 g/L 的添加剂 RR40 75kg， 采用恒压电源， 电压为 10V， 工作时间 1.5min ； 用流动水清洗 20。

19、s ； （5） 硫酸腐蚀 ： 零件作为阳极， 槽体作为阴极， 采用浓度为 902g/L 的硫酸溶液 1000L 腐 蚀， 温度为 15， 采用恒压电源， 电压为 9V， 工作时间 20s ； 用流动水清洗 20s ； （6） 中和 ： 为防止零件锈蚀， 必须去除零件表面残留的酸液， 采用浓度为 29g/L 的硅酸 钠溶液 1000L， 中和时间 20s ； 用流动水清洗 20s ； （7） 硝酸腐蚀 ： 采用浓度为 5.4g/L 的硝酸溶液 1000L 进行腐蚀， 腐蚀时间 15s ； 用流动 水清洗 20s ； （8） 中和 ： 为防止零件锈蚀， 必须去除零件表面残留的酸液， 采用浓度为 2。

20、9g/L 的硅酸 钠溶液 1000L， 中和时间 20s ； 用流动水清洗 20s ； （9） 浸热脱水油 ： 采用 1200L 脱水油 120D 和 25L 添加剂 6375 的混合溶液进行脱水， 温度控制在 103， 时间 15min， 在进行热脱水油工序时， 上下反复移动零件， 保证不产生气 泡 ； 热脱水油工序后， 检查零件表面有无水珠残留。 0015 进行完硝酸腐蚀和浸热脱水油后， 经检查渗碳表面背景颜色呈灰色， 可以清晰的 显示出在磨削加工过程中产生的再硬化缺陷， 呈现出浅白色条片状， 边界清晰， 被一个较黑 说 明 书 CN 102901708 A 5 4/4 页 6 的腐蚀表象。

21、区围绕着， 见图 3 所示。通过本发明的方法对渗碳表面的质量进行了有效监控， 同时无渗碳表面无腐蚀现象。 0016 实施例 3 某压缩机前短轴零件， 其轴承环部位为渗碳表面， 其余表面无渗碳层， 采用本发明对其 渗碳表面加工缺陷进行宏观检查， 按以下步骤进行 ： （1） 水基除油 ： 采用浓度为 48g/L 的 Turco4215 除油， 用量为 57.6kg， 溶液温度为 50； （2） 进行水洗工序时， 室温下用流动水清洗 30s， 并开启喷淋装置， 用水枪冲洗零件， 以 去除残留的溶液痕迹， 零件不出现锈蚀现象 ； （3） 水膜检查 ： 沥干 20s 检查水膜， 水膜检查时间为 30s，。

22、 水膜连续 ； （4） 阳极清理 ： 零件作为阳极， 槽体作为阴极， 溶液组成是浓度为 110 g/L 的氢氧化钠 溶液 110.4kg 和浓度为 120 g/L 的添加剂 RR40 104.4kg， 采用恒压电源， 电压为 12V， 工作 时间 5min ； 用流动水清洗 30s ； （5） 硫酸腐蚀 ： 零件作为阳极， 槽体作为阴极， 采用浓度为 916g/L 的硫酸溶液 1300L 腐 蚀， 温度为 20， 采用恒压电源， 电压为 10V， 工作时间 30s ； 用流动水清洗 30s ； （6） 中和 ： 为防止零件锈蚀， 必须去除零件表面残留的酸液， 采用浓度为 34g/L 的硅酸 钠。

23、溶液 1300L， 中和时间 30s ； 用流动水清洗 30s ； （7） 硝酸腐蚀 ： 采用浓度为 4.8g/L 的硝酸溶液 1300L 进行腐蚀， 腐蚀时间 30s ； 用流动 水清洗 30s ； （8） 中和 ： 为防止零件锈蚀， 必须去除零件表面残留的酸液， 采用浓度为 34g/L 的硅酸 钠溶液 1300L， 中和时间 30s ； 用流动水清洗 30s ； （9） 浸热脱水油 ： 采用 1200L 脱水油 120D 和 25L 添加剂 6375 的混合溶液进行脱水， 温度控制在 103， 时间 20min， 在进行热脱水油工序时， 上下反复移动零件， 保证不产生气 泡 ； 热脱水油工序后， 检查零件表面有无水珠残留。 0017 进行完硝酸腐蚀和浸热脱水油后， 经检查渗碳表面背景颜色呈灰色， 可以清晰的 显示出在轴承环表面出现了锈蚀斑点， 见图 4 所示。通过本发明的方法对渗碳表面的质量 进行了有效监控， 同时无渗碳表面无腐蚀现象。 说 明 书 CN 102901708 A 6 1/2 页 7 图 1 说 明 书 附 图 CN 102901708 A 7 2/2 页 8 图 2 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 102901708 A 8 。