一种降低镍包钢坯饼退火温度或时间的方法

摘要

本发明公开了一种降低镍包钢坯饼退火温度或时间的方法，该方法通过喷丸处理，在铁基坯饼表面实现自身改性，增加快速扩散通道。通过电镀，在喷丸坯饼表面沉积一定厚度的纯镍层。最后通过退火处理，实现铁镍之间快速扩散，使镀层与基体之间结合牢固。该方法在铁基坯饼电镀前引入成本低廉的喷丸表面处理，能够实现坯饼制作后期降低镍包钢坯饼退火温度或缩短退火时间的目的，降低能耗，提高生产效率。

说明书

技术领域

本发明涉及热处理技术领域，具体地说是一种降低镍包钢坯饼即铁基镀镍坯饼退火温度或时间的方法。

背景技术

镍包钢材质由于价格低廉及优良的流通使用性能，在国内外被广泛应用于硬币制作，目前我国所生产的一元硬币以及部分纪念币如世博币等，均采用镍包钢材质。现有镍包钢坯饼制备工艺中，退火温度为950 ℃，退火时间为45 min，退火后铁镍扩散层厚度为10μm。由于退火温度较高，时间较长，因此能耗较高。

发明内容：

本发明的目的是提供一种降低镍包钢坯饼退火温度或时间的方法，该方法在镍包钢坯饼电镀前对坯饼进行喷丸处理，经喷丸处理后，金属材料表面晶粒尺寸可达到纳米量级，影响深度可达150 μm；表面晶粒的细化，晶界、位错和空位等缺陷的增加，为物质扩散提供快速通道，从而降低坯饼退火温度或缩短退火时间。

本发明的目的是这样实现的：

一种降低镍包钢坯饼退火温度或时间的方法，它包括以下具体步骤：

a、铁基坯饼表面喷丸处理

喷丸方式为室温喷丸，其弹丸材质为光滑球形的高密度陶瓷丸、钢丸和玻璃丸，三种弹丸按比例混合或单独使用，弹丸直径为0.1～0.7 mm，喷丸气压为1.5～6.5 bar，喷丸强度为0.12～0.4 mmA；采用旋转滚筒方式进行，达到喷丸效果均匀一致；

b、喷丸坯饼电镀镍

对喷丸坯饼进行电镀前处理，包括除油和活化，采用碱性溶液进行电解除油，电解的恒定电流为5～8 A，时间为5～15min，采用酸溶液进行活化，活化时间为10～30 s，活化后的坯饼立即进行电镀镍；

c、镀镍坯饼退火处理

对镀镍坯饼进行高温退火处理，退火温度800～950 ℃，退火时间45～20min。

所述碱性溶液为NaOH或KOH溶液，浓度为20～30%，酸溶液为盐酸或硫酸溶液，浓度为5～20%。

所述光滑球形的高密度陶瓷丸、钢丸和玻璃丸混合使用的体积比为1: (0.05～0.5:1)。

本发明将喷丸处理引入镍包钢坯饼制作，通过喷丸表面改性，细化表层晶粒，促进高温退火条件下镍铁之间的扩散速度，从而达到降低退火温度或时间目的，能够降低能耗，并提高生产效率。

具体实施方式

实施例1

a、铁基坯饼表面喷丸处理

采用室温喷丸方式，弹丸材质为光滑球形的高密度陶瓷丸和玻璃丸，二者体积比为1:1，弹丸直径分别为0.1 mm和0.5 mm，喷丸气压为2.5 bar，喷丸强度为0.18 mmA；采用旋转滚筒方式进行喷丸，喷丸效果均匀一致。

b、喷丸坯饼电镀镍

电镀前对喷丸坯饼除油和活化，采用浓度为30%的NaOH溶液进行电解除油，电解的恒定电流为5 A，时间15 min；再采用浓度为5%的盐酸溶液进行活化，活化时间为30 s，活化后的坯饼立即进行电镀镍。

c、镀镍坯饼退火处理

退火时间45 min，退火温度830 ℃。

在退火时间45 min不变、退火温度降低了120 ℃的情况下，退火后铁镍扩散层厚度提高6%。

实施例2

a、铁基坯饼表面喷丸处理

采用室温喷丸方式，弹丸材质为光滑球形的高密度陶瓷丸和玻璃丸，二者体积比为1:1，弹丸直径分别为0.1 mm和0.5 mm，喷丸气压为5.5 bar，喷丸强度为0.4 mmA；采用旋转滚筒方式进行喷丸，喷丸效果均匀一致。

b、喷丸坯饼电镀镍

电镀前对喷丸坯饼除油和活化，采用浓度为20%的KOH溶液进行电解除油，电解的恒定电流为8A，时间5 min；再采用浓度为20%的硫酸溶液进行活化，活化时间为10 s，活化后的坯饼立即进行电镀镍。

c、镀镍坯饼退火处理

退火时间25 min，退火温度950 ℃。

在退火温度950 ℃不变、退火时间降低了20 min的情况下，退火后铁镍扩散层厚度提高了57%。

实施例3

a、铁基坯饼表面喷丸处理

采用室温喷丸方式，弹丸材质为光滑球形的高密度陶瓷丸、钢丸和玻璃丸，三者体积比为1:0.1:1，弹丸直径分别为0.1 mm、0.3 mm和0.7 mm，喷丸气压为4 bar，喷丸强度为0.25 mmA。采用旋转滚筒方式进行喷丸，喷丸效果均匀一致。

b、喷丸坯饼电镀镍

电镀前对喷丸坯饼除油和活化，采用浓度为30%的NaOH溶液进行电解除油，电解的恒定电流为5A，时间15 min，再采用浓度为10%的盐酸溶液进行活化，活化时间为15 s，活化后的坯饼立即进行电镀镍。

c、镀镍坯饼退火处理

退火时间35 min，退火温度900 ℃。

退火温度降低了50℃，退火时间降低了10 min。退火后铁镍扩散层厚度提高了87%。

实施例4

a、铁基坯饼表面喷丸处理

采用室温喷丸方式，弹丸材质为光滑球形的玻璃丸，弹丸直径为0.5mm，喷丸气压为6.5 bar，喷丸强度为0.35 mmA。采用旋转滚筒方式进行喷丸，喷丸效果均匀一致。

b、喷丸坯饼电镀镍

电镀前对喷丸坯饼除油和活化，采用浓度为20%的NaOH溶液进行电解除油，电解的恒定电流为8A，时间15 min，再采用浓度为15%的盐酸溶液进行活化，活化时间为10 s，活化后的坯饼立即进行电镀镍。

c、镀镍坯饼退火处理

退火时间45 min，退火温度800 ℃。

在退火时间不变，退火温度降低了150℃的情况下，退火后铁镍扩散层厚度保持不变。