專利名稱:液體硼鋁共滲法的制作方法
本發(fā)明涉及化學熱處理領域。具體的是提出了一種液體硼鋁共滲法。
在制造加工工業(yè)中，模具極為重要，因服役條件惡劣，以致其使用壽命短成了國內外該行業(yè)的突出問題?，F(xiàn)已采用一些表面強化方法提高其使用壽命。其中，硼鋁共滲層因兼具了滲硼層和滲鋁層的特性而受到注意。但是，現(xiàn)有的硼鋁共滲法或由于配制滲劑的成本高和處理溫度高(例如Su1073333)，或由于共滲熔鹽的流動性差和工件難清洗(例如Jp73033483)，而致其應用受到限制。
本發(fā)明的任務是提供一種既能滿足提高模具壽命的要求，又無上述缺點的液體硼鋁共滲法。
本發(fā)明的任務是照如下完成的以硼酸為主成份，加堿金屬鹵化物和氟硼酸鹽，氧化鋁、鋁鐵粉、碳化硼、稀土物質等配成共滲劑，在750～900℃，將工件在此共滲劑熔浴中處理3～6小時，便可獲得符合要求的共滲層，共滲劑的配方(重量)%如下硼酸55～80，氧化鋁8～15，堿金屬鹵化物3～9，堿金屬氟硼酸鹽3～10，碳化硼3～6，鋁鐵粉5～8，稀土物質1～3。
鋁鐵粉可改用鋁粉，考慮到化工原料目前的價格，堿金屬鹵化物優(yōu)選氯化鈉，堿金屬氟硼酸鹽優(yōu)選氟硼酸鉀，稀土物質優(yōu)選混合稀土，例如，可以采用以下配方(重量)%。
I、H3BO355～70，Al2O310～15，Nacl3～9，KBF44～10，Na3AlF65～9，B4C3～6，鋁粉1～3，混合稀土1～2。
用此共滲劑可得鐵鋁固溶體型硼鋁共滲層。
Ⅱ、H3BO360～80，Al2O38～14，NaCl4～8，KBF43～7，Al-Fe粉5～8 B4C3～5，混合稀土1～3。
用此共滲劑可得鐵鋁化合物型硼鋁共滲層。
本發(fā)明所用的化工原料都是工業(yè)級的。
工件共滲后，根據(jù)基體材料及其使用情況，可以直接淬火，或接著在高溫鹽爐中加熱后淬火。
本發(fā)明不是以碳化硼為主成份，而是以硼酸為主成份，顯著地降低了配制成本，另外，加稀土物質強化了共滲過程，改善了共滲層的組織，原料易得，容易配制。無污染。活性保持性好，只要添加新的共滲劑彌補工件的帶出損失，即可保持其活性。處理溫度只有750～900℃，比一般方法的850～1100℃降低了100～200℃。此共滲劑熔鹽的流動性好，工件容易清洗，不影響共滲件的表面光潔度。共滲后熱處理，高溫淬火可以同配套的防脫硼涂料一起在中性鹽浴中進行，解決了高溫中性鹽浴淬火的脫硼問題。5CrMnMo類材料的中溫淬火，可在共滲溫度同爐實現(xiàn)。本發(fā)明所需工藝裝備簡單，獲得的硼鋁共滲層具有高硬度和高紅硬性，減輕滲硼層的剝落傾向1倍，提高耐磨性4倍，抗氧化性1倍，和熱疲勞性4倍，經金相，X射線，TEM，SEM，AES等檢查表明，此共滲層的組織結構是鐵鋁化合物或固溶體彌散分布于鐵硼化合物和過渡層(可起靸化作用和改善硬度分布狀況)，比國內外同類方法所得的共滲層組織的按硼鐵化合物，硼鋁化合物或固溶體層分布優(yōu)越。
本發(fā)明適用于各種模具，各種磨損件的強化處理。特別適用于提高操作模具和承受動負荷較大的冷作模具的壽命，對于要求抗高溫氧化的耐磨件亦有明顯效果，適用于鋼鐵，鑄鐵，耐熱金屬制件的強化處理。一年多的生產實踐證明，本發(fā)明能提高5Cr MnMo齒輪坯模的壽命3～10倍，3Cr W3V的7815軸承輾壓輥的壽命3倍以上，穿孔沖的壽命3倍左右，Cr12軸承切料模的壽命4倍。本發(fā)明處理的模具的壽命比滲硼處理的高1倍左右，本發(fā)明一旦實施必將獲得顯著經濟效應。僅以軸承為例，只是其模具制造成本的節(jié)省，目前一個中型廠的年經濟效應可達200萬元以上。我國汽車軸承目前的年需求量約20億套，本發(fā)明一經實施，在這方面一年就可為國家節(jié)省近千萬元。
本發(fā)明可按下例實施，其所有成份都以重量%表示1.H3BO366 Al2O310，Nacl 6，KBF43，Al-Fe粉11，B4C 3，混合稀土1。
得到FeB+Fe2B+Fe2Al5共滲層組織。
2.H3BO366，Al2O310，NaCl 4，KBF44，Na3AlF611，B4C 4，混合稀土1。
可得到Fe2B+Fe3Al共滲層組織。
3.H3BO366，Al2O310，NaCl 6，KBF42，Na3AlF611，B4C 4，混合稀土1。
可得到Fe2B+FeAl共滲層組織。
4.H3BO366，Al2O310，NaCl 5，KBF44，Al-Fe粉8，B4C 4，混合稀土3。
可得到Fe2B+Fe2Al5共滲層組織。
5.H3BO369，Al2O39，NaCl5.5，KBF42.5，AlF39，B4C 4，混合稀土1。
可得到Fe2B+Fe3Al共滲層組織。
以上各例的處理溫度皆可控制為750～900℃，處理時間3～6小時。只要按照以上實施例進行便可獲得合乎要求的硼鋁共滲層。
權利要求
1.一種由碳化硼、氧化鋁、鋁鐵粉、堿金屬鹵化物和氟硼酸鹽等組成的液體硼鋁共滲劑，其特征在于以硼酸為基本成份，還添加了稀土物質，其成份(重量)%和工作參數(shù)范圍如下H3BO355～80，Al2O38～15，堿金屬鹵化物3～9，堿金屬氟硼酸鹽3～10，碳化硼3～6，鋁粉1～3或鋁鐵粉5～8，稀土物質1～3，共滲溫度750～900℃，共滲時間3～6小時。
2.按照權利要求
1的液體硼鋁共滲劑，其特征在于稀土物質優(yōu)選混合稀土。
3.按照權利要求
1或2的液體硼鋁共滲劑，其特征在于堿金屬鹵化物優(yōu)選氯化鈉。
4.按照權利要求
1或2的液體硼鋁共滲劑，其特征在于共滲后熱處理，高溫淬火可同配套的防脫硼涂料在中性鹽浴中進行。
5.按照權利要求
3的液體硼鋁共滲劑，其特征在于共滲后熱處理，高溫淬火可同配套的防脫硼涂料在中性鹽浴中進行。
專利摘要
本發(fā)明提出了一種以硼酸為主成分的液體硼鋁共滲劑，其中除堿金屬鹵化物和氟硼酸鹽、氧化鋁、鋁鐵粉、碳化硼之外，還加了稀土物質，堿金屬鹵化物優(yōu)選了氯化鈉，稀土物質優(yōu)選了混合稀土。它易配制，配制成本低，原料易得，無污染，強化了共滲過程，改善了共滲層組織，降低了共滲溫度，提高了熔鹽的流動性，工件易清洗，特別適用于提高熱作模具和承受動負荷較大的冷作模具的壽命。
文檔編號C23C10/00GK87101784SQ87101784
公開日1988年9月21日 申請日期1987年3月7日
發(fā)明者楊裕雄, 劉躍 申請人:機械工業(yè)部武漢材料保護研究所導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan