專利名稱：一種金屬表面釩、鉻合金化的新方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬表面處理技術(shù)領(lǐng)域。
金屬表面合金化可使金屬零件的表面性能顯著提高，尤其是對于一些耐磨、耐蝕且表面精度要求甚高的工具、模具和機(jī)械零件，應(yīng)用表面合金化后，能使材料的壽命提高十幾倍甚至幾十倍。且由于表面合金化使用的合金元素很少，因此，表面合金化方法是一種經(jīng)濟(jì)有效的改善金屬材料性能的方法之一。常見的金屬表面合金化方法有三種氣體法、固體法、熔體法，三種方法相比較，氣體法要求在真空條件下進(jìn)行，因此，設(shè)備復(fù)雜，投資費(fèi)用高，實(shí)際中采用受到限制。固體法合金化速度慢，加熱不均勻，保護(hù)條件要求嚴(yán)格。熔體法中的金屬液法只能用于少數(shù)低熔點(diǎn)金屬如Pb、Al等，熔鹽法(TP法)是日本70年代末發(fā)明的一種金屬表面合金化的新方法，現(xiàn)已發(fā)展成為一個(gè)較普遍的金屬表面處理方法，此方法有許多優(yōu)點(diǎn)，設(shè)備簡單，投資費(fèi)用低，反應(yīng)速度快，加熱均勻，又能與一般的熱處理工藝同時(shí)進(jìn)行，不必另外增加工藝和設(shè)備，但是經(jīng)TD法處理后的金屬表面粘附著殘鹽，難以清除，影響了合金化的效果，還需要采用一些方法清除殘鹽。另外，TD法所用還原劑Al粉生成的產(chǎn)物造成熔鹽的熔點(diǎn)升高，隨著生成物的增多，還會(huì)使熔鹽流動(dòng)性變差，甚至不熔。
本發(fā)明的目的在于提供一種利用熔渣作為融體介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)金屬表面合金化的新方法，既具有熔鹽法的優(yōu)點(diǎn)，又可以解決熔鹽法中金屬表面殘鹽粘附問題。并使加入還原劑生成的產(chǎn)物熔于熔渣而對熔渣的熔點(diǎn)、流動(dòng)性等性質(zhì)影響不大。熔渣資源廣泛，適用多種金屬材料。
本發(fā)明首先把渣加熱到熔化溫度850～1150℃，然后加入還原劑Si粉或Fe-Si合金，用量為1.2～2.5硅當(dāng)量，同時(shí)進(jìn)行攪拌，攪拌后將欲處理的金屬零件浸入熔渣中，繼續(xù)加熱，根據(jù)處理時(shí)間與合金層厚度關(guān)系δ=Kt]]>，δ-合金層厚度(μm)，t-處理時(shí)間(小時(shí))，當(dāng)零件達(dá)到一定的合金層厚度時(shí)，取出零件水冷，表面粘渣很容易脫落。經(jīng)處理后合金層厚度為3～15μm。金屬零件可是各種碳鋼、鑄鐵及純鐵。
熔渣成份(重量%)為B2O340-70%、SiO210-50%、CaO 0-20%、TiO20-5%、MgO 0-5%、Na2O 3-10%、V2O55-20%或Cr2O35-20%。熔渣中進(jìn)行金屬表面合金化，可用V2O5、Cr2O3等氧化物代替金屬粉末作為合金元素的添加劑，甚至可用煉鋼提釩渣為添加劑。
實(shí)施例熔渣成份(重量百分比)為B2O350%、SiO212%、Na2O 5%、V2O510%、還原劑1.2硅當(dāng)量，熔渣溫度1000℃，處理時(shí)間1小時(shí)，處理金屬為45號鋼，處理后金屬表面生成VC合金層，表面硬度為2200Hv，此基體硬度提高3.4倍，耐磨性提高14.6倍。
本發(fā)明有效地實(shí)現(xiàn)了金屬表面合金化，從而提高了金屬表面的耐磨性和耐蝕性，工藝簡單，可與一般的熱處理工藝同時(shí)進(jìn)行，不需增加工藝和設(shè)備。操作方便，適于工具、模具等耐磨耐蝕要求較高的零件。
權(quán)利要求
1.一種金屬表面鉻、釩合金化的方法，其特征在于熔渣作為融體介質(zhì)，在850℃～1150℃溫度下加入還原劑，進(jìn)行攪拌，再將欲處理金屬浸入熔渣，到達(dá)合金層厚度要求時(shí)，取出金屬水冷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合金化方法，其特征在于熔渣成份(重量百分比)為B2O340-70%、SiO210-50%、CaO 0-20%、TiO20-5%、MgO 0-5%、Na2O 3-10%、V2O55-20%或Cr2O35-20%，還原劑Si粉或Fe-Si合金用量為1.2-2.5硅當(dāng)量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的合金化方法，其特征在于處理時(shí)同與合金層厚度關(guān)系為δ=Kt]]>，δ-合金層厚度(μm)，t-處理時(shí)間(小時(shí))。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合金化方法，其特征在于適用于各種碳鋼、鑄鐵及純鐵。
全文摘要
本發(fā)明是將溶渣作為融體介質(zhì)實(shí)現(xiàn)金屬表面合金化。采用此方法，熔渣資源廣泛，用氧化物V
文檔編號C23C10/26GK1041186SQ8810643
公開日1990年4月11日 申請日期1988年9月12日 優(yōu)先權(quán)日1988年9月12日
發(fā)明者金山同, 潘小偉 申請人:北京科技大學(xué)