低温电解渗硫方法及盐浴电解液配比和参数优化技巧

在已硬化过的工件上渗硫，表面可增加厚度为5～15μm的FeS+FeS₂化学转化膜，渗层很薄，渗层硬度并不高（＜70HV），因此，无助于抗磨粒磨损。但是，它有较大的减摩作用，这是由于渗层中的FeS呈鳞片状，多孔并已滑移。它的减摩作用不仅在有滑移条件下有效，并能在较高的温度下使油膜耐压性增大。更可贵的是在干摩擦的条件下有较小的摩擦系数，减少磨损、咬卡、擦伤和拉毛，对抗咬合磨损和点蚀磨损特别有效。

具有工业应用价值的渗硫方法有低温电解渗硫、离子渗流、气体渗硫等。以下只介绍低温电解渗硫法。

低温电解渗硫法的工艺流程为：除油污→酸洗→清水清洗→干燥→装夹具→烘干（预热）→电解渗硫→空冷至室温→清洗→烘干→浸入100℃油中→检验。其中夹具应是用不易电解渗硫的材料（w（Cr）>13%的高铬钢）制成。

电解渗硫的工艺要求如下：

1）将去掉油污和酸洗的零件在开水中预热至100℃（以便缩短零件在渗硫电解盐浴中的加热时间）。

2）将零件放入盐浴电解液中，盐浴电解液配比（质量分数）：75%KSCN+25%NaSCN；为了提高渗硫效果，可另加质量分数为0.1%K₄[Fe（CN）6]和质量分数为0.9%K₃[Fe（CN）6]，此时盐浴电解液温度为：150～200℃。

3）将零件接整流器正极，坩埚接负极。如果要处理零件内表面，则加一辅助阴极，插于内表面中。

4）通入氨，对盐浴电解液翻动起来，使渗层均匀。

5）接通直流电源，工作电压0.8～4V，电流密度（1.5～2.5）×10^-2A/cm²。

6）电解渗硫时间：10～20min。

低温电解渗硫的化学过程：(www.xing528.com)

KSCN→K⁺+SCN^-

NaSCN→Na⁺+SCN^-

盐浴处于电场作用下，SCN-向阳极（零件）移动，K⁺、Na⁺、向阴极（坩埚）移动，并在两极发生如下电化学反应：

在阴极处：Na⁺+e→Na K⁺+e→K

在阳极处：SCN^-+2e→S^--+CN^-

同时，作为阳极的零件表面，有一薄层产生离子化学反应：

Fe⁺→Fe⁺⁺+e

上述反应导致FeS的生成，即

Fe⁺⁺+S^--→FeS

用于制造模具的碳钢、合金钢渗硫以后，渗层厚度达0.006～0.08mm，表面硬度达70～100HV，渗层具有良好的减磨性，提高了零件的抗咬合能力。例如在拉深、挤压等类模具中，常发生“冷焊”现象，这类问题的解决就是通过表面渗硫来降低模具表面的摩擦系数。再如某标准件厂的Cr12钢制M8螺母模具，用常规淬、回火处理，使用寿命只有3000多次，用固体渗硼后淬、回火处理，寿命提高到2.5万～3万件；在渗硼的基础上进行离子渗硫处理，寿命达到10万次仍可使用，而且克服了粘模现象。