一种高效防腐蚀碟簧及其加工工艺
阅读说明：本技术 一种高效防腐蚀碟簧及其加工工艺 (Efficient anti-corrosion disc spring and processing technology thereof ) 是由 罗玉湘 于 2021-08-23 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种高效防腐蚀碟簧,碟簧由上而下包括上镀锌层、上过渡层、碟簧主体、下过渡层,下镀锌层,所述上镀锌层及下镀锌层厚度为0.2-1mm,成分为δ相(FeZn17)及ζ相(FeZn15)铁锌合金,所述上过渡层及下过渡层厚度0.1-0.5mm,主要成分为δ相(FeZn17)铁锌合金及镍铬铁合金,所述δ相(FeZn17)铁锌合金占30-60%,镍铬铁合金占40-70%,所述碟簧主体为镍铬铁合金；本发明还公开了高效防腐蚀碟簧的加工工艺。本发明公开的碟簧具有防腐蚀性能强,使用寿命长等优点,其加工工艺简单易操作,适合批量化生产。(The invention discloses a high-efficiency anti-corrosion disc spring, which comprises an upper zinc coating, an upper transition layer, a disc spring main body, a lower transition layer and a lower zinc coating from top to bottom, wherein the thicknesses of the upper zinc coating and the lower zinc coating are 0.2-1mm, the components of the upper zinc coating and the lower zinc coating are delta phase (FeZn17) and zeta phase (FeZn15) iron-zinc alloy, the thicknesses of the upper transition layer and the lower transition layer are 0.1-0.5mm, the main components of the upper zinc coating and the lower zinc coating are delta phase (FeZn17) iron-zinc alloy and nickel-chromium iron alloy, the delta phase (FeZn17) iron-zinc alloy accounts for 30-60%, the nickel-chromium iron alloy accounts for 40-70%, and the disc spring main body is nickel-chromium iron alloy; the invention also discloses a processing technology of the high-efficiency anti-corrosion disc spring. The disc spring disclosed by the invention has the advantages of strong corrosion resistance, long service life and the like, and is simple in processing technology, easy to operate and suitable for batch production.)
技术领域
本发明属于机械密封技术领域，尤其涉及一种高效防腐蚀碟簧及其加工工艺。
背景技术
碟簧又名贝勒维尔弹簧垫圈，是法国人贝勒维尔发明的，其成圆锥形盘状，既可以单个使用，又可以多个串联或并联使用，在上内缘和下外缘处承受沿轴向作用的静态或动态载荷，被压缩后产生变形，直至被压平，以储存能量形式作为活载荷。在必要时自动转化为密封所需要的附加压缩载荷，来降低垫片、填料使用中对上紧的持续要求。碟簧在使用过程中常面对高温、高湿、高盐及腐蚀性环境，碟簧被腐蚀后应力改变，会导致碟簧在应力改变处产生破裂或疲劳强度下降，造成碟簧失效。因此需要碟簧具有优良的抗腐蚀性能，目前的碟簧生产工艺中除使用耐腐蚀性能好的钢材外，需要加工成型后对碟簧进行后处理，目前多采用电镀锌、涂油等方式，碟簧应用过程中涂层划破后即失去保护作用。
发明内容
为了解决以上技术问题，本发明公开了一种高效防腐蚀碟簧及其加工工艺，本发明公开的碟簧具有防腐蚀性能强，使用寿命长等优点，其加工工艺简单易操作，适合批量化生产。
为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：
一种高效防腐蚀碟簧，碟簧由上而下包括上镀锌层、上过渡层、碟簧主体、下过渡层，下镀锌层，所述上镀锌层及下镀锌层厚度为0.2-1mm，成分为δ相(FeZn17) 及ζ相(FeZn15)铁锌合金，所述上过渡层及下过渡层厚度0.1-0.5mm，主要成分为δ相(FeZn17)铁锌合金及镍铬铁合金，所述δ相(FeZn17)铁锌合金占30-60%，镍铬铁合金占40-70%，所述碟簧主体为镍铬铁合金。
进一步的，所述的镍铬铁合金含铌 、钼的沉淀硬化型合金。
进一步的，所述的上过渡层及下过渡层中含有5-10%的铝，以元素形式固溶于铁锌合金中。
上述高效防腐蚀碟簧加工工艺，包括以下步骤,
步骤一：碟簧主体冲压成型，碱洗浸泡，并采用超声波震荡去除表面油污，取出后烘干；
步骤二：将步骤一得到的碟簧主体进行抛丸处理，使表面达到一定粗糙度，抛丸处理后进行清洗，去除表面的杂质；
步骤三：将步骤二处理得到的碟簧主体置于带有氮气保护系统的凹槽内，并在凹槽内添加锌粉、铝粉、氧化铝、氯化铵、碳酸铵、碱式碳酸锌的混合粉末，将碟簧主体埋置于粉末中；
步骤四：采用液压机多凹槽内粉末施加一定压力，将凹槽密封后通入氮气，排除凹槽内的空气，对凹槽进行加热保温，一定时间后通入氮气迅速降温；
步骤五，去除碟簧主体表面多余粉末，得到成品碟簧。
进一步的，所述步骤二中，碟簧表面粗糙度为5-10μm。
进一步的，所述步骤三中锌粉含量为40-60%，铝粉含量10-30%，氧化铝含量为10-20%，氯化铵含量为5-10%，碳酸铵含量为3-8%，碱式碳酸锌含量为5-10%。
进一步的，所述步骤四中，液压机向凹槽内施压压力为10-20Mpa，凹槽内加热保温温度为400-500℃，保温时间为30-60min。
进一步的，所述步骤四中通入氮气降温速度为1-10℃/10min。
本发明公开的高效防腐蚀碟簧外表面为镀锌层，镀锌层成分为δ相及ζ相铁锌合金，具有超强的耐腐蚀性能，且铁锌合金由内而外渗透进入碟簧主体内部，镀锌层的铁锌合金通过过渡层向内逐渐过渡至碟簧主体，可防止碟簧使用过程中表面划伤造长期使用造成的点状腐蚀，极大的延长了碟簧的使用寿命。碟簧加工过程中，首先采用冲压方式对碟簧定型冲压，然后通过碱洗浸泡加超声波的方式去除碟簧表面油污，使后续加工更加均匀，去除油污后的碟簧通过抛丸方式打磨，使碟簧表面出现新鲜的镍铬铁合金，在表面形成众多的活性点位，为后续工艺锌粉向镍铬铁合金内部渗透提供条件，将处理好的碟簧埋入锌粉等的混合粉末中，在高温高压作用下，锌粉向镍铬铁合金内部渗透，形成耐腐性性能更好的δ相及ζ相铁锌合金，由于铝原子直径小于锌原子直径，铝粉的加入可增加锌粉的渗透性能，有助于生成δ相及ζ相铁锌合金，氧化铝作为钝化剂，降低锌粉和铝粉的活性，防止锌粉及铝粉在空气中被迅速氧化，氯化铵、碳酸铵、碱式碳酸锌在氮气保护加热过程中均可生成一定量的气体，可进一步促使锌粉的渗入，形成更多的铁锌合金。高温高压作用下采用氮气作为保护器，防止锌粉及铝粉与空气中的氧气反应。
附图说明
图1是本发明所述的高效防腐蚀碟簧的结构示意图；
图2是本发明所述的高效防腐蚀碟簧的断面图。
其中，1-上镀锌层，2-上过渡层，3-碟簧主体，4-下过渡层，5-下镀锌层。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
实施例1
如图1-图2所示，一种高效防腐蚀碟簧，碟簧由上而下包括上镀锌层1、上过渡层2、碟簧主体3、下过渡层4，下镀锌层5，所述上镀锌层1及下镀锌层5厚度为0.2-1mm，成分为δ相(FeZn17) 及ζ相(FeZn15)铁锌合金，所述上过渡层2及下过渡层4厚度0.1mm，主要成分为δ相(FeZn17)铁锌合金及镍铬铁合金，所述δ相(FeZn17)铁锌合金占30%，镍铬铁合金占70%，所述碟簧主体3为镍铬铁合金；所述镍铬铁合金为含铌 、钼的沉淀硬化型合金；所述上过渡层2及下过渡层4中含有5%的铝，铝以元素形式固溶于铁锌合金中。
上述高效防腐蚀碟簧的加工工艺，包括以下步骤：
步骤一：碟簧主体冲压成型，碱洗浸泡，并采用超声波震荡去除表面油污，取出后烘干；
步骤二：将步骤一得到的碟簧主体进行抛丸处理，使表面达到一定粗糙度，抛丸处理后进行清洗，去除表面的杂质，其中，碟簧表面粗糙度为5μm；
步骤三：将步骤二处理得到的碟簧主体置于带有氮气保护系统的凹槽内，并在凹槽内添加锌粉、铝粉、氧化铝、氯化铵、碳酸铵、碱式碳酸锌的混合粉末，将碟簧主体埋置于粉末中，其中，锌粉含量为40%，铝粉含量30%，氧化铝含量为15%，氯化铵含量为7%，碳酸铵含量为3%，碱式碳酸锌含量为5%；
步骤四：采用液压机多凹槽内粉末施加一定压力，将凹槽密封后通入氮气，通入氮气降温速度为1℃/10min；排除凹槽内的空气，对凹槽进行加热保温，一定时间后通入氮气迅速降温，其中，液压机向凹槽内施压压力为10Mpa，凹槽内加热保温温度为400℃，保温时间为30min；
步骤五，去除碟簧主体表面多余粉末，得到成品碟簧。
实施例2
如图1-图2所示，一种高效防腐蚀碟簧，碟簧由上而下包括上镀锌层1、上过渡层2、碟簧主体3、下过渡层4，下镀锌层5，所述上镀锌层1及下镀锌层5厚度为0.2-1mm，成分为δ相(FeZn17) 及ζ相(FeZn15)铁锌合金，所述上过渡层2及下过渡层4厚度0.1mm，主要成分为δ相(FeZn17)铁锌合金及镍铬铁合金，所述占δ相(FeZn17)铁锌合金45%，镍铬铁合金占55%，所述碟簧主体3为镍铬铁合金；所述的镍铬铁合金含铌 、钼的沉淀硬化型合金；所述的上过渡层2及下过渡层4中含有8%的铝，以元素形式固溶于铁锌合金中。
上述高效防腐蚀碟簧的加工工艺，包括以下步骤：
步骤一：碟簧主体冲压成型，碱洗浸泡，并采用超声波震荡去除表面油污，取出后烘干；
步骤二：将步骤一得到的碟簧主体进行抛丸处理，使表面达到一定粗糙度，抛丸处理后进行清洗，去除表面的杂质，其中，碟簧表面粗糙度为8μm；
步骤三：将步骤二处理得到的碟簧主体置于带有氮气保护系统的凹槽内，并在凹槽内添加锌粉、铝粉、氧化铝、氯化铵、碳酸铵、碱式碳酸锌的混合粉末，将碟簧主体埋置于粉末中，其中，锌粉含量为50%，铝粉含量20%，氧化铝含量为10%，氯化铵含量为5%，碳酸铵含量为8%，碱式碳酸锌含量为7%；
步骤四：采用液压机多凹槽内粉末施加一定压力，将凹槽密封后通入氮气，通入氮气降温速度为6℃/10min；排除凹槽内的空气，对凹槽进行加热保温，一定时间后通入氮气迅速降温，其中，液压机向凹槽内施压压力为15Mpa，凹槽内加热保温温度为450℃，保温时间为45min；
步骤五，去除碟簧主体表面多余粉末，得到成品碟簧。
实施例3
如图1-图2所示，一种高效防腐蚀碟簧，碟簧由上而下包括上镀锌层1、上过渡层2、碟簧主体3、下过渡层4，下镀锌层5，所述上镀锌层1及下镀锌层5厚度为0.2-1mm，成分为δ相(FeZn17) 及ζ相(FeZn15)铁锌合金，所述上过渡层2及下过渡层4厚度0.1-0.5mm，主要成分为δ相(FeZn17)铁锌合金及镍铬铁合金，所述占δ相(FeZn17)铁锌合金60%，镍铬铁合金占40%，所述碟簧主体3为镍铬铁合金；所述的镍铬铁合金含铌 、钼的沉淀硬化型合金；所述的上过渡层2及下过渡层4中含有10%的铝，以元素形式固溶于铁锌合金中。
上述高效防腐蚀碟簧的加工工艺，包括以下步骤：
步骤一：碟簧主体冲压成型，碱洗浸泡，并采用超声波震荡去除表面油污，取出后烘干；
步骤二：将步骤一得到的碟簧主体进行抛丸处理，使表面达到一定粗糙度，抛丸处理后进行清洗，去除表面的杂质，其中，碟簧表面粗糙度为10μm；
步骤三：将步骤二处理得到的碟簧主体置于带有氮气保护系统的凹槽内，并在凹槽内添加锌粉、铝粉、氧化铝、氯化铵、碳酸铵、碱式碳酸锌的混合粉末，将碟簧主体埋置于粉末中，其中，锌粉含量为55%，铝粉含量10%，氧化铝含量为14%，氯化铵含量为10%，碳酸铵含量为3%，碱式碳酸锌含量为8%；
步骤四：采用液压机多凹槽内粉末施加一定压力，将凹槽密封后通入氮气，通入氮气降温速度为1-10℃/10min；排除凹槽内的空气，对凹槽进行加热保温，一定时间后通入氮气迅速降温，其中，液压机向凹槽内施压压力为10-20Mpa，凹槽内加热保温温度为400-500℃，保温时间为30-60min；
步骤五，去除碟簧主体表面多余粉末，得到成品碟簧。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
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