本發明涉及一種鉭、鉭鈮合金或鉭鈮鎢合金噴絲頭的表面處理方法。
背景技術：
噴絲頭是化纖紡織企業的重要紡絲基礎原件，其質量的好壞直接影響到化纖紡絲機的機械性能。制造噴絲頭的材料主要有金-鉑(au-pt)、鉭等材料，要求噴絲頭具有高硬度、高耐磨性、表面粗糙度好、有良好的可紡性。由于噴絲頭是長期在強酸強堿環境中工作，要求其有很強的抗腐蝕能力，由于金鉑噴絲頭價格昂貴，國內企業用鉭噴絲頭表面滲氮或鉭噴絲頭預先表面滲氮在陽極氧化處理，但經過陽極氧化處理的噴絲頭孔道粗糙度降低，使噴絲頭的可紡性和使用不如金鉑噴絲頭，也有廠家滲氮后在表面生成一層鉭酸鋰膜，這樣使得噴絲頭的硬度提高并經融鹽反應后表面粗糙度稍好于滲氮并陽極氧化的噴絲頭，但其抗腐蝕能力還是不如金鉑合金的噴絲頭。
噴絲頭在設計合理的情況下，判別噴絲頭的質量好壞，使用壽命的長短主要有如下幾個因素：
1、噴絲頭孔道和出絲面必須光滑，孔口必須無缺口、無毛刺等缺陷，孔圈距、間距必須滿足設計要求。
2、必須要有足夠的硬度和強度，使噴絲頭表面有較強的抗變形和抗劃傷能力。
3、由于在強酸強堿環境中工作，材質必須要求有很強的抗腐蝕性。
人們一直在研究怎樣提高噴絲頭的可紡性，延長噴絲頭的使用壽命降低噴絲頭的生產成本。與噴絲頭長期在強酸強堿的環境中工作，在30年前一直是用造價比較昂貴的金鉑合金材料來做噴絲頭，由于造價高，硬度低，抗劃傷能力也相應降低，并且不好管理。人們開始用鉭材料來做噴絲頭，但鉭材硬度很低，需要在鉭材上研究一種提高硬度的表面處理方法，經過不斷研究人們開始用滲氮處理的方法來提高鉭噴絲頭的硬度，在低真空下滲氮能使鉭噴絲頭表面硬度提高至hv700左右，但可紡性還是不如黃鉑合金噴絲頭，后來又有人們在鉭噴絲頭表面生成鉭酸鋰膜，這種硬度在hv400左右，由于有比較合適的電極電位，使得噴絲頭可紡性比直接滲氮的鉭噴絲頭要好一些，近兩年人們研究出在鉭噴絲頭表面滲氮后在生成鉭酸鋰膜，滲氮會孔道粗糙度降低，生成鉭酸鋰膜后，硬度在hv500-600，會比直接在鉭噴絲頭表面生成鉭酸鋰膜的粗糙度會好一些，所以可紡性比前者都會好一些，但使用一段時間后會出現腐蝕現象，在可紡性和使用壽命方面還是不能取代金鉑合金噴絲頭。
技術實現要素：
本發明旨在克服現有技術的不足，提供一種鉭、鉭鈮合金或鉭鈮鎢合金噴絲頭的表面處理方法。
為了達到上述目的，本發明提供的技術方案為：
所述鉭、鉭鈮合金或鉭鈮鎢合金噴絲頭的表面處理方法包括如下步驟：
(1)將鉭、鉭鈮合金或鉭鈮鎢合金材料做成噴絲頭；
(2)將噴絲頭的表面拋光后進行清洗并烘干；
(3)將經過步驟(2)處理的噴絲頭放入真空爐內進行氮碳共滲處理，使噴絲頭表面形成
氮碳層；
(4)將經過步驟(3)處理的噴絲頭清洗并烘干，然后放入由硝酸鹽組成的熔融鹽浴中，
用電化學方法在噴絲頭表面鍍鉭酸鋰膜；
(5)將鉭酸鋰膜拋掉，在噴絲頭表面留下氮碳層和鍍鉭酸鋰膜時產生的過渡層。
優選地，步驟(2)所述的表面拋光是將噴絲頭表面的粗糙度拋至0.02μm以上。
優選地，步驟(3)所述的氮碳共滲處理是將爐內抽真空至真空度為5×102—8×102pa，升溫至450—900℃，優選為850-900℃，保溫0.5—4h后加入乙炔和氮氣，所述乙炔和氮的體積比為(2—5.5):1，然后冷卻待爐內溫度降至100℃以下時取出噴絲頭。
優選地，步驟(4)所述硝酸鹽為硝酸鋰，或硝酸鋰和硝酸鉀的混合溶液。
優選地，步驟(4)所述的電化學方法是將熔融鹽浴升溫至400—600℃，控制電壓為1—30v，控制電流密度為1—800ma，恒壓0.5—5h，優選為1—5h。
優選地，在步驟(4)所述的電化學方法鍍膜是采用磁攪拌。
下面結合原理對本發明作進一步說明：
試驗表明，氮碳共滲時間越長，深層越深硬度越高，但會使得鍍膜時表面的碳原子與溶液里的氧產生反應，所以要適當控制氮碳共滲時間，噴絲頭表面有一層氮碳層后，會使得膜層增長緩慢，所以時間要比鉭基體的噴絲頭要長溫度要高，才能得到可紡性優良的膜層。
鉭在真空下400℃以上開始吸氮，但鉭要在800℃才能吸碳，所以溫度控制在850-900℃比較合適，溫度再高會使得鉭基體的晶粒長達，光潔度降低。
在鍍膜時，溶液的溫度是關鍵因素之一，溫度越高反應速度越快，膜層厚度就越不易控制，使得膜層增長不均勻，晶粒偏粗，因此鍍膜溫度最好不超過600℃。生成膜層的電壓也是關鍵因素之一，電壓升高反應時間延長，過渡層會增厚(過渡層在金屬里面，是鉭酸鋰膜成長時產生的，過渡層含有金屬、氮碳和鉭酸鋰三種成分的混合)，使其硬度、膜層、強度、絕緣性增加，于此同時膜層的晶粒也會增加，這樣會降低膜層的光潔度，使其可紡性下降。降低溶液溫度和降低電壓，這樣反應速度降低，會使得膜層增長緩慢、膜層變薄，膜層光潔度上升，但硬度、強度等都會降低。所以提高膜層光潔度采用磁攪拌方法比較合適。
在溫度400-600℃之間，電壓1-30v，采用磁攪拌裝置放入溶液里，使溶液產生振動，使溶液的反應溫度和溶液成分更加均勻，使其溶液里的空氣不斷排出。這樣生成的膜層更加結實牢固，膜層晶粒也更加細膩，提高了表面光潔度和可紡性。
本發明的鉭及鉭合金噴絲頭的表面處理方法，采用氮碳共滲技術，首先在加工好的噴絲頭表面進行氮碳共滲處理，然后放入熔融鹽(硝酸鋰和硝酸鉀)浴里加直流電壓，使其生成適合噴絲頭使用的一層鉭酸鋰膜，使其硬度在原來的hv400-600提高到hv600-1200，提高了hv200-600左右，顯著提高了噴絲頭的硬度、耐磨性、抗劃傷和抗磨性，并大大提高了噴絲頭的使用壽命和紡絲的產品質量。
總之，本發明通過在鉭噴絲頭表面氮碳共滲后再生成鉭酸鋰膜的方法，使得碳大幅進入噴絲頭表面，不僅可以大幅提高硬度，最關鍵碳對強酸強堿不產生反應，大大增加了噴絲頭對強酸強堿的抗腐蝕能力，從而噴絲頭的抗劃傷能力和可紡性，提高紡絲質量，從而真正的取代黃鉑合金噴絲頭，大大降低生產成本。
具體實施方式
所述鉭、鉭鈮合金或鉭鈮鎢合金噴絲頭的表面處理方法包括如下步驟：
(1)將鉭、鉭鈮合金、鉭鈮鎢合金片加工成噴絲頭，直徑為ф16，微孔數量為2100孔，微孔孔徑為0.058±0.001mm；
(2)將噴絲頭表面的粗糙度拋光至0.02μm以上噴絲頭的表面拋光后進行清洗并烘干；
(3)氮碳共滲：采用武漢生產的ldmc-75fc-2型離子氮碳共滲爐，將步驟(2)制作的噴絲頭做陰極，爐溫升溫至500-700℃，保溫1-3h,加入乙炔和氮氣，氮氣和乙炔的比例為(2-5.5):1。真空冷卻至100℃取出，測得氮碳共滲后噴絲頭的硬度為hv300-600，使得噴絲頭表面含有一層氮碳層，內部為鉭基體層；
(4)鍍膜：將經過步驟(3)處理的噴絲頭清洗并烘干，然后放在400-600℃熔融硝酸鋰溶液里，加1-30v電壓，恒壓1-5小時，制得表面含有碳酸鋰膜的膜層，使其鍍膜后孔徑為0.055±0.001mm；
(5)拋光：將噴絲頭出絲面的鉭酸鋰膜層拋掉，留下氮碳層和鍍鉭酸鋰膜時產生的過渡層，實際測得噴絲頭的硬度為hv600-780。