本发明属于金属表面处理技术，具体是一种稀土催渗QPQ组合物及QPQ工艺制造高速切削工具的方法。
背景技术：
现有的QPQ工艺渗氮速度较慢，金属表面形成的渗氮层的厚度较小，对应深度处的硬度也较小，渗氮层的晶粒度较低。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题和提出的技术任务是克服现有QPQ工艺渗氮速度较慢，金属表面形成的渗氮层的厚度较小，对应深度处的硬度也较小，渗氮层的晶粒度较低等缺陷，提供一种稀土催渗QPQ组合物及QPQ工艺制造高速切削工具的方法。
为达到上述目的，本发明的稀土催渗QPQ组合物，含有QPQ基盐，熔融的QPQ基盐中含有CNO-，其特征是：该组合物中含有稀土化合物作为催渗剂，所述稀土化合物为所述QPQ基盐重量的0.0001-10%，所述的稀土化合物为La碳酸盐与Ce碳酸盐的固体混合物，在熔融的稀土催渗QPQ组合物中包含如下重量百分比的离子：
Na+=10～40wt%，
K+=8～25wt%，
CO32-=15～45wt%，
Cl-=10～20%，
CNO-=10～42%，
La3+=0.0001～10wt%，
Ce3+=0.0001～10wt%，
各离子的重量百分比之和为100%。
具体的，所述的La碳酸盐与Ce碳酸盐的重量比为1:3～3:1。
作为优选技术手段：在熔融的稀土催渗QPQ组合物中包含如下重量百分比的离子：
Na+=12～26wt%，
K+=12.0～18.0wt%，
CO32-=18～42wt%，
Cl-=10.0～16.0%，
CNO-=32.0～38.0%，
La3+=0.001～6wt%，
Ce3+=0.001～6wt%，
各离子的重量百分比之和为100%。
为达到上述目的，本发明的QPQ工艺制造高速切削工具的方法，包括对高速切削工具实施氮化以在高速切削工具表面形成渗氮层，其特征是：所述的氮化是将本发明的稀土催渗QPQ组合物熔融为盐液，并保持在520-650℃，将高速切削工具浸入所述盐液60-240min。
作为优选技术手段：将本发明的稀土催渗QPQ组合物加入渗氮炉熔融为盐液，将高速切削工具吊装入所述渗氮炉以浸入盐液。
作为优选技术手段：所述CNO-的重量浓度低于盐液的32%时，向盐液中加入适量的权利要求1-3任一项所述的稀土催渗QPQ组合物。
作为优选技术手段：在进行所述氮化前对经过回火处理的高速切削工具依序进行装夹、脱脂/除锈、清洗、预热，在进行所述氮化后对高速切削工具依序进行抛光、氧化、清洗、干燥、浸油。进一步的，所述的装夹是将待氮化工件按形状、尺寸装入特定工装；所述的脱脂/除锈是将待氮化工件放入工业超声清洗装置，超声脱脂/除锈，时间为20-40min；所述的清洗是将工件放入清洗槽中，用清水洗涤2-5次；所述的预热是将待氮化的工件吊装入井式炉，预热温度350-420℃，保温时间60min。
作为优选技术手段：先对高速切削工具进行回火处理并接着连续进行所述氮化，在进行所述氮化后，对高速切削工具依序进行抛光、氧化、清洗、干燥、浸油。
作为优选技术手段：
所述的抛光将氮化后的工件进行干喷砂或/和湿喷砂；
所述的氧化是将干净、干燥的工件吊入井式炉进行氧化处理，氧化温度340-400℃，保温时间20-60min；
所述的清洗是将氧化后的工件吊出，先在空气中预冷3min，然后放入冷水槽中清洗；
所述的干燥是将冷水清洗后的工件依次放入两个70-100℃的热水槽中，分别浸透10-20min，最后提入空气中，工件完成干燥；
所述的浸油是将工件浸入油脂中以在工件表面粘附一层油脂来提高工件表面的外观。
本发明的有益效果是：
1.本发明的稀土催渗QPQ组合物（RE-QPQ盐）比常规QPQ盐提高渗速，缩短工艺时间（渗氮速度可提高30-100%）；
2. 本发明的稀土催渗QPQ组合物（RE-QPQ盐）在金属表面形成的化合物层比常规QPQ化合物层深10μm以上，对应深度处的硬度提高100HV以上；渗氮层的组织提高1个晶粒度级别。
本发明的机理为：
稀土元素具有高的化学活性，与N、O发生强烈的化学反应，在工件表面分解、生成更多具有较高活性的N、C原子，加速氮化动力学；
稀土元素的原子半径远比铁大，因此当稀土原子被工件表面吸附/固溶后，工件表面铁原子晶格畸变增大，表面能增高，使N、C原子更容易被工件表面吸附、固溶、扩散；
稀土元素可加速工件表面氧化物的还原。
具体实施方式
以下对本发明做进一步说明。
本发明的稀土催渗QPQ组合物，含有QPQ基盐，熔融的QPQ基盐中含有CNO-，该组合物中含有稀土化合物作为催渗剂，稀土化合物为QPQ基盐重量的0.0001-10%，稀土化合物为La碳酸盐与Ce碳酸盐的固体混合物，在熔融的稀土催渗QPQ组合物中包含如下重量百分比的离子：
Na+=10～40wt%，
K+=8～25wt%，
CO32-=15～45wt%，
Cl-=10～20%，
CNO-=10～42%，
La3+=0.0001～10wt%，
Ce3+=0.0001～10wt%，
各离子的重量百分比之和为100%。
具体的，La碳酸盐与Ce碳酸盐的重量比为1:3～3:1。
为了获得更佳的技术效果，在熔融的稀土催渗QPQ组合物中包含如下重量百分比的离子：
Na+=12～26wt%，
K+=12.0～18.0wt%，
CO32-=18～42wt%，
Cl-=10.0～16.0%，
CNO-=32.0～38.0%，
La3+=0.001～6wt%，
Ce3+=0.001～6wt%，
各离子的重量百分比之和为100%。
基于上述本发明的RE-QPQ盐，本发明的QPQ工艺制造高速切削工具的方法的关键是对高速切削工具实施氮化以在高速切削工具表面形成渗氮层，其技术要点：氮化是将本发明的RE-QPQ盐熔融为盐液，并保持在520-650℃(氮化温度)，将高速切削工具浸入盐液60-240min。
具体的，是将本发明的RE-QPQ盐加入渗氮炉熔融为盐液，将高速切削工具吊装入渗氮炉以浸入盐液。
当CNO-的重量浓度低于盐液的32%时，向盐液中加入适量的本发明的RE-QPQ盐。
为了保证QPQ工艺的质量，在进行氮化前对经过回火处理的高速切削工具依序进行装夹、脱脂/除锈、清洗、预热，在进行氮化后对高速切削工具依序进行抛光、氧化、清洗、干燥、浸油。也可以先对高速切削工具进行回火处理并接着连续进行氮化，在进行氮化后，对高速切削工具依序进行抛光、氧化、清洗、干燥、浸油。后者的方法将回火处理与QPQ处理结合起来，这样可省略前者方法的装夹、脱脂/除锈、清洗、预热。
本发明中：装夹是将待氮化工件按形状、尺寸装入特定工装；脱脂/除锈是将待氮化工件放入工业超声清洗装置，超声脱脂/除锈，时间为20-40min；
所述的清洗是将工件放入清洗槽中，用清水洗涤2-5次；所述的预热是将待氮化的工件吊装入井式炉，预热温度350-420℃，保温时间60min；抛光将氮化后的工件进行干喷砂或/和湿喷砂（一般情况下选择干喷砂，即将氮化后的工件进行手工喷砂/抛光，左手拿一定数量产品，右手喷砂口对准产品头刃部，喷砂3-15min，依产品尺寸，选择空气压力、砂子粒度；必要时进行湿喷砂）；氧化是将干净、干燥的工件吊入井式炉进行氧化处理，氧化温度340-400℃，保温时间20-60min；清洗是将氧化后的工件吊出，先在空气中预冷3min，然后放入冷水槽中清洗；干燥是将冷水清洗后的工件依次放入两个70-100℃的热水槽中，分别浸透10-20min，最后提入空气中，工件完成干燥；浸油是将工件浸入油脂中以在工件表面粘附一层油脂来提高工件表面的外观。
常规清洗是将工件放入洗涤槽中，或手工操作，或者通压缩空气使水流动，优点是成本低，缺点是工时长，清洗不彻底。大部分厂家都是采用这种方式。本发明采用工业超声清洗的优点是清洗效率高，清洗洁净度更高，带来的好处是工时短，工件表面无铁锈/油脂残留，表面更洁净，改善渗氮成效，并延长RE-QPQ盐的使用寿命，不足之处是一次投资成本较高。
本发明可以应用到的产品种类包括：高速钢类麻化钻（包括M2、M35、M42牌号的各种尺寸规格的产品）、高速钢类扁钻等高速切削工具。
下表为不同试样测试数据对比：