一种弹簧钢在低温等离子体下发蓝的方法
【专利摘要】本发明涉及一种弹簧钢在低温等离子体下发蓝的方法，属于金属表面处理技术领域。低温等离子体一般通过气体放电获得,按工作原理及气体击穿类型的不同,可分为辉光放电、电晕放电、介质阻挡放电、微波放电、射频放电等,其中交流脉冲电晕放电和介质阻挡放电具有能在常压下工作、设备结构简便、系统造价低等优势。本发明是用介质阻挡放电型低温等离子发生器，将低温等离子技术与弹簧钢发蓝技术成功结合，利用在等离子状态下的氧高活性性能，使弹簧钢与氧的等离子体充分接触，并通多多次试验的方法优化最佳制备参数，从而在弹簧钢的表面形成性能优良的发蓝膜层。
【专利说明】
一种弹簧钢在低温等离子体下发蓝的方法
技术领域
[0001] 本发明属于金属表面处理技术领域，涉及一种弹簧钢表面发蓝处理工艺方法。
【背景技术】
[0002] 等离子体是由部分电子被剥夺后的原子及原子团被电离后产生的正负离子组成 的离子化气体状物质，等离子体广泛存在于宇宙中，常被视为是除了固、液、气外，物质存在 的第四态。等离子体物理的发展为材料、能源、信息、环境空间、空间物理、地球物理等科学 的进一步发展提供了新的技术和工艺。
[0003] 等离子体可分为两种：高温和低温等离子体。等离子体温度分别用电子温度和离 子温度表示，两者相等称为高温等离子体;不相等则称低温等离子体。高温等离子体只有在 温度足够高时发生的。恒星不断地发出这种等离子体，组成了宇宙的99%。而低温等离子体 是在常温下发生的等离子体(虽然电子的温度很高）。低温等离子体可以被用于氧化、变性 等表面处理或者在有机物和无机物上进行沉淀涂层处理。
[0004] 由于低温等离子体易于制备及控制等优势，近年来，低温等离子技术快速发展，并 应用于材料、环保、通信、家居等各种行业。低温等离子体一般通过气体放电获得，按工作原 理及气体击穿类型的不同，可分为辉光放电、电晕放电、介质阻挡放电、微波放电、射频放电 等，其中交流脉冲电晕放电和介质阻挡放电具有能在常压下工作、设备结构简便、系统造价 低等优势。由于介质阻挡放电型低温等离子发生器较交流脉冲电晕放电工作稳定性更佳， 发生器体积更紧凑，所以，本发明制备等离子氧时使用介质阻挡放电型低温等离子发生器。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是将低温等离子技术与弹簧钢发蓝技术成功结合，利用在等离子状 态下的氧高活性性能，使弹簧钢与氧的等离子体充分接触，从而在弹簧钢的表面形成性能 优良的发蓝膜层。
[0006] 本发明是一种弹簧钢在低温等离子下发蓝的方法。其特征在于具有如下的过程和 步骤： a，弹簧钢样品的预处理:对弹簧钢样品进行打磨、抛光、除油并用冷风吹干处理;b，在 低温等离子发生器中处理:将样品置于低温等离子发生器中，发生器采用3mm厚的石英玻璃 作为阻挡介质，在等离子发生器中通入空气，气体流速为10mL/S-30mL/s，发生器温度为 280°(：-520°(：，发生器放电频率为10诎2-20诎2，放电间隙为0.5111111-2.5111111;当发生器开 始放电时，通入发生器中的空气被电离为等离子体，具备高活性的等离子体与发生器中的 样品进行快速反应，从而在样品表面生成质量良好的发蓝膜层，在开始放电至结束时间设 定为lOmin - 15min，处理结束后，关闭低温等离子发生器，将样品从发生器中取出并快速投 入淬火油中进行油淬处理。
[0007] 全部处理结束后对样品进行表面宏观性能及耐蚀性能测试。
[0008] 本发明具有如下特点： 1、本发明在发蓝领域首次采用空气等离子体作为发蓝介质对弹簧钢进行发蓝处理，是 发蓝领域与等离子技术相结合的首次尝试与探索，是具有独特意义的创新性发明。
[0009] 2、低温等离子体具有其自身非常独特的性能，如高活性、高流动性与渗透性等，将 这个独特的性能运用到发蓝技术上，解决了传统发蓝技术如烤蓝、碱性发蓝所存在的缺陷， 是对发蓝技术的一次极大的推动。
[0010] 3、空气在等离子体状态下所具有的高活性与高渗透性可以在弹簧钢表面形成致 密的发蓝膜层，这种发蓝膜层对弹簧钢的防护作用远远优于传统发蓝工艺所制备的膜层。
[0011] 4、本发明将等离子体作为发蓝介质，是等离子技术与发蓝技术结合的成功范例， 通过这种技术，可制备出高性能的发蓝膜层。
[0012] 5、本发明在等离子发生器放电结束后采用油淬对样品进行冷却处理，油淬技术的 主要特点是样品在冷却时较水淬缓慢柔和，并减少样品的再次氧化，通过油淬的方式，可保 证样品在等离子体中所生成的发蓝膜的结构及组成保持原状，不发生变化。
[0013] 具体实施方法 实施例1 对样品进行打磨、抛光、去油并使用冷风吹干，处理结束后将弹簧钢样品置于等离子发 生器中，将等离子发生器中通入空气，气体流速为10mL/s，发生器温度设置为280°C，发生器 放电频率设备为10kHz，放电间隙设置为0.5111111。开启发生器开始放电，放电1〇1^11后关闭等 离子发生器，快速将样品从发生器中取出并投入淬火油中进行油淬处理。
[0014] 实施例2 对样品进行打磨、抛光、去油并使用冷风吹干，处理结束后将弹簧钢样品置于等离子发 生器中，将等离子发生器中通入空气，气体流速为15mL/s，发生器温度设置为340°C，发生器 放电频率设备为15kHz，放电间隙设置为1mm。开启发生器开始放电，放电13min后关闭等离 子发生器，快速将样品从发生器中取出并投入淬火油中进行油淬处理。
[0015] 实施例3 对样品进行打磨、抛光、去油并使用冷风吹干，处理结束后将弹簧钢样品置于等离子发 生器中，将等离子发生器中通入空气，气体流速为20mL/s，发生器温度设置为400°C，发生器 放电频率设备为15kHz，放电间隙设置为1.5mm。开启发生器开始放电，放电13min后关闭等 离子发生器，快速将样品从发生器中取出并投入淬火油中进行油淬处理。
[0016] 实施例4 对样品进行打磨、抛光、去油并使用冷风吹干，处理结束后将弹簧钢样品置于等离子发 生器中，将等离子发生器中通入空气，气体流速为25mL/s，发生器温度设置为460°C，发生器 放电频率设备为20kHz，放电间隙设置为2mm。开启发生器开始放电，放电15min后关闭等离 子发生器，快速将样品从发生器中取出并投入淬火油中进行油淬处理。
[0017] 实施例5 对样品进行打磨、抛光、去油并使用冷风吹干，处理结束后将弹簧钢样品置于等离子发 生器中，将等离子发生器中通入空气，气体流速为30mL/s，发生器温度设置为520°C，发生器 放电频率设备为20kHz，放电间隙设置为2.5mm。开启发生器开始放电，放电15min后关闭等 离子发生器，快速将样品从发生器中取出并投入淬火油中进行油淬处理。
[0018] 对每个实例处理后的样品进行表面宏观及耐蚀性能进行测试，结果如表1所示：
由实施例测试情况来看，通过本发明所制备的样品明显具备高质量的膜层，具有良好 的外观形貌及耐蚀性能。
【主权项】
1. 一种弹簧钢在低温等离子体下发蓝的方法，其特征在于具有如下的过程和步骤： a，弹簧钢样品的预处理 对弹簧钢样品进行打磨、抛光、除油并用冷风吹干处理，处理结束后待用； b，放置于低温等离子发生器中处理 将预处理过的样品置于低温等离子发生器中，发生器采用3mm厚的石英玻璃作为阻挡 介质，在等离子发生器中通入空气，气体流速为10mL/S-30mL/s，发生器温度为280°C - 520 °C，发生器放电频率为IOkHz-20 kHz，放电间隙为0.5mm-2.5mm，当发生器开始放电时，通 入发生器中的空气被电离为等离子体，具备高活性的等离子体与发生器中的弹簧钢样品进 行快速反应，从而在弹簧钢样品表面生成质量良好的发蓝膜层;在开始放电至结束时间设 定为IOmin - 15min;处理结束后，关闭低温等离子发生器，将弹簧钢样品从发生器中取出并 快速投入淬火油中进行油淬处理。
【文档编号】C23C8/38GK105951035SQ201610361387
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年5月28日
【发明人】钟庆东, 李沛, 史茜, 李辉, 孙金虎, 肖晨
【申请人】上海大学