專利名稱:高溫合金鹽浴滲硼劑及其制備方法
本發(fā)明是關(guān)于高溫合金進(jìn)行化學(xué)熱處理時所采用的滲劑及其制備方法，特別是高溫合金鹽浴滲硼劑及其制備方法。
眾所周知，對碳鋼、合金鋼等金屬工件進(jìn)行滲硼處理，可提高金屬表面的硬度、耐磨性、疲勞強(qiáng)度以及抗腐蝕性。滲硼劑的成分及其制備方法對滲件質(zhì)量、生產(chǎn)工藝、操作環(huán)境等都有較大的影響。工業(yè)上所使用的滲硼劑有固體粉末滲劑、膏劑、液體鹽浴滲劑。目前常規(guī)液體滲硼劑存在著流動性差、腐蝕性大、難以清洗等問題，特別是在國內(nèi)影響了它的廣泛應(yīng)用。國外滲硼劑一般均由供硼劑、還原劑、稀釋劑和催滲劑組成，多數(shù)滲劑成份復(fù)雜，并以氟化物作為催滲劑，在滲硼工藝過程中產(chǎn)生BF3等毒性氣體污染環(huán)境，影響操作者的健康。而常規(guī)鹽浴滲硼劑或采用一次性混合法制備，或雖分步配制但缺少穩(wěn)定化操作，或穩(wěn)定化的方法欠佳。這樣制得的滲劑純度及穩(wěn)定性差，腐蝕性較強(qiáng)，滲硼層的致密性差，易產(chǎn)生腐蝕麻點(diǎn)，滲層與基體的結(jié)合度較差，使用中易剝落。
本發(fā)明是一種成分簡單、不加催滲劑、易溶于水、適應(yīng)范圍廣，特別是適用于高溫合金的鹽浴滲硼劑。在制備方法上采用了將原料分步烘干、分步熔化、逐步穩(wěn)定的工藝程序。由于滲硼的過程是一個氧化-還原的反應(yīng)過程，而所采用的原料均為工業(yè)級產(chǎn)品，往往要夾帶一些雜質(zhì)而導(dǎo)致反應(yīng)過程的復(fù)雜化，所以常規(guī)混合法常常由于雜質(zhì)的存在降低了工件表面的滲層質(zhì)量。本發(fā)明盡量減少滲劑組分中雜質(zhì)元素的交叉影響，促使?jié)B劑成份均勻與穩(wěn)定，從而提高了工件的滲硼質(zhì)量。
本發(fā)明以工業(yè)級硼砂作為供硼劑，工業(yè)級氯化鈉和碳酸鈉作為稀釋劑，以煉鋼過程的脫氧劑-電解鋁作為還原劑，其純度大于或等于99.8%(重量)，粒度為60～100目。滲硼劑組成(重量%)如下電解鋁4～12氯化鈉8～15
碳酸鈉8～15工業(yè)硼砂58～80本發(fā)明還可適用于碳鋼、普通合金鋼制件滲硼的要求。
本發(fā)明是先將工業(yè)硼砂在550～650℃條件下進(jìn)行干燥，保持一定時間，然后在830～880℃條件下熔化，根據(jù)工業(yè)硼砂數(shù)量的多少保持相應(yīng)的時間。一般來講以每100公斤工業(yè)硼砂保持4～6小時為好。工業(yè)級氯化鈉和碳酸鈉混合均勻后在300～350℃干燥并保持一定時間，然后倒入工業(yè)硼砂中混合均勻升溫至850～930℃，以每100公斤混合液保持4～6小時為好。電解鋁在150～180℃干燥并保持適當(dāng)時間，然后加入到工業(yè)硼砂和氯化鈉、碳酸鈉的混合液中混合均勻，即制得滲硼劑。在此制備方法中，工業(yè)硼砂、氯化鈉和碳酸鈉、電解鋁干燥后的保持時間均以攤開后的層厚每25毫米1小時計算。
實施例1將150公斤工業(yè)硼砂在600℃脫水干燥，保持時間按硼砂攤開的層厚每25毫米1小時計算。然后在850℃進(jìn)行熔化，在850～900℃保持8小時，將10公斤工業(yè)級氯化鈉和10公斤工業(yè)級碳酸鈉混合均勻，在350℃進(jìn)行干燥，保持時間按每25毫米厚度需1小時計算，然后倒入工業(yè)硼砂熔液中在900℃拌勻后，保持6小時。將5公斤電解鋁在150℃進(jìn)行干燥，保持時間按每25毫米厚度需1小時計算，再加入到工業(yè)硼砂和氯化鈉、碳酸鈉混合液中，進(jìn)行均勻混合就制出適于45號碳鋼的滲硼劑100公斤。滲硼后滲層硬度Hm200g＝1100～1600，深度70～150微米。
實施例2將296公斤工業(yè)硼砂在600℃脫水干燥，保持時間按硼砂攤開的層厚每25毫米1小時計算，然后在850℃熔化，保持16小時，將20公斤工業(yè)級氯化鈉和20公斤工業(yè)級碳酸鈉混合均勻，在350℃進(jìn)行干燥，保持時間按每25毫米厚度需1小時計算，然后倒入工業(yè)硼砂熔液中在900℃拌勻后，保持10～12小時。將12公斤的電解鋁在150℃進(jìn)行干燥，保持時間按每25毫米厚度要1小時計算，再加入到工業(yè)硼砂和工業(yè)級氯化鈉、碳酸鈉混合液中進(jìn)行均勻混合就制出適于25Cr2MoV合金鋼的滲硼劑200公斤。滲硼后滲層硬度Hm200g＝1000～1500，深度70～150微米。
實施例3將350公斤工業(yè)硼砂在600℃脫水干燥，保持時間按硼砂攤開的層厚每25毫米1小時計算，然后在850℃熔化，保持16～20小時。將25公斤工業(yè)級氯化鈉和25公斤工業(yè)級碳酸鈉混合均勻，在350℃進(jìn)行干燥，保持時間按每25毫米厚度需1小時計算，然后倒入工業(yè)硼砂熔液中在900℃拌勻后，保持12小時。將25公斤電解鋁在150℃進(jìn)行干燥，保持時間按每25毫米厚度需1小時計算，再加入到工業(yè)硼砂和工業(yè)級氯化鈉、碳酸鈉混合液中進(jìn)行均勻混合，就制出適于K13高溫合金鋼的滲硼劑250公斤。滲硼后滲層硬度Hm200g＝1300～2100，深度20～40微米。
實施例4將438公斤工業(yè)硼砂在600℃脫水干燥，保持時間按硼砂攤開的層厚每25毫米1小時計算，然后在850℃熔化，保持16～20小時。將30公斤工業(yè)級氯化鈉和30公斤工業(yè)級碳酸鈉混合均勻，在350℃進(jìn)行干燥，保持時間按每25毫米厚度需1小時計算，然后倒入工業(yè)硼砂熔液中在900℃拌勻后，保持12小時。將21公斤電解鋁在150℃進(jìn)行干燥，保持時間按每25毫米厚度需1小時計算，再加入到工業(yè)硼砂和氯化鈉、碳酸鈉混合液中進(jìn)行均勻混合就制出適于Cr5M0珠光體耐熱鋼的滲硼劑300公斤，滲硼后滲層硬度Hm200g＝1100～1810，深度50～120微米。
實施例5將71.5公斤工業(yè)硼砂在600℃脫水干燥，保持時間按硼砂攤開的層厚每25毫米1小時計算，然后在850℃熔化，保持4小時。將5公斤工業(yè)級氯化鈉和5公斤工業(yè)級碳酸鈉混合均勻后在350℃干燥，保持時間按每25毫米厚度需1小時計算，然后倒入工業(yè)硼砂熔液中在900℃拌勻后，保持3個小時。將4.25公斤電解鋁在150℃進(jìn)行干燥，保持時間按每25毫米厚度需1小時計算，再加入到工業(yè)硼砂和工業(yè)級氯化鈉、碳酸鈉混合液中進(jìn)行均勻混合就制出50公斤適于GH132高溫合金的滲硼劑。滲硼后滲層硬度Hm200g＝1200～2000，深度20～40微米。
高溫合金鹽浴滲硼劑及其制備方法為高溫合金和常用鋼材提供了一種適合于工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用的鹽浴滲硼方法，它可適應(yīng)大、中、小尺寸工件及有內(nèi)孔零件滲硼的需要。基本解決了使用常規(guī)滲硼劑流動性差、腐蝕性大、難以清洗等問題，同時也克服了一般混合配制法中原料夾帶的雜質(zhì)對滲層質(zhì)量的不良影響，并提供了較好的生產(chǎn)條件，操作方便，工藝周期較短，在連續(xù)使用過程中只需補(bǔ)充正常消耗即可重復(fù)使用20～40爐，并確保滲層質(zhì)量符合要求。本發(fā)明的另一突出優(yōu)點(diǎn)是滲硼劑的成份簡單、工業(yè)原料易得、成本低廉，由于減去了催滲劑，生產(chǎn)過程中不產(chǎn)生公害，具有明顯的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。
權(quán)利要求
1.一種適用于高溫合金的鹽浴滲硼劑，其中含有工業(yè)硼砂、電解鋁、氯化鈉和碳酸鈉，其特征在于該滲硼劑的組成(重量%)為電解鋁4-12氯化鈉8-15碳酸鈉8-15工業(yè)硼砂58-80
2.如權(quán)利要求
1所述的滲硼劑，其特征在于電解鋁的純度大于或等于99.8%(重量)，粒度為60-100目。
3.一種如權(quán)利要求
1所述的滲硼劑的配制方法，其步驟是a.工業(yè)硼砂脫水，保持足夠時間，然后熔化，在熔化溫度下保持一段時間。b.氯化鈉、碳酸鈉混合后進(jìn)行干燥，保持足夠時間后加入到熔融硼砂中再保持一段時間。c.電解鋁進(jìn)行干燥并保持足夠時間，然后與熔融的工業(yè)硼砂、氯化鈉、碳酸鈉混合均勻。
4.如權(quán)利要求
3所述的方法，其特征是工業(yè)硼砂脫水溫度為550～650℃，保持時間按硼砂攤開后的層厚每25毫米1小時計算，熔化溫度為830～880℃，保持時間為每100公斤工業(yè)硼砂4～6小時。
5.如權(quán)利要求
3所述的方法，其特征是氯化鈉、碳酸鈉的干燥溫度為300～350℃，保持時間按兩種鹽混合物攤開后的層厚每25毫米1小時計算，與工業(yè)硼砂混合后保持時間為每100公斤混合液4～6小時，保持溫度為850～930℃。
6.如權(quán)利要求
3所述的方法，其特征是電解鋁的干燥溫度為150～180℃，保持時間按鋁攤開后的層厚每25毫米1小時計算。
專利摘要
本發(fā)明是關(guān)于高溫合金進(jìn)行化學(xué)熱處理時所采用的滲硼劑及其制備方法。滲硼劑的組成(重量％)為電解鋁4-12；氯化鈉8-15；碳酸鈉8-15；工業(yè)硼砂58-80。滲硼劑的配制采用分步烘干、熔化、保持一定時間的方法。
文檔編號C23C8/42GK85105832SQ85105832
公開日1986年6月10日 申請日期1985年8月2日
發(fā)明者孟繁增 申請人:蘭州煉油廠機(jī)械廠導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan