本发明涉及金属表面处理领域,具体涉及一种低温液体渗硼剂及渗硼工艺。
背景技术:
金属材料在人类的生产、生活中发挥着至关重要的作用,金属材料在使用过程中由于磨损、腐蚀以及氧化损耗等原因,每年金属的损耗和浪费数量巨大,为了改善金属工件的抗磨损和耐腐蚀性能,人们采用了各种表面改性技术。许多金属的硼化物都是熔点高、硬度高、耐腐蚀性强的化合物,渗硼得到的渗硼层不但硬度高、耐磨性好,而且有良好的耐腐蚀性和耐高温性能,所以人们常用渗硼来改善金属材料的表面性能。
目前,常见渗硼方法有固体渗硼、盐浴渗硼、气体渗硼、等离子渗硼等,工业上应用较多的还仅限于固体渗硼,固体渗硼主要是高温渗硼(850℃~950℃),存在明显的缺点:渗硼温度高、时间长、工件热处理后变形较大;渗硼层脆性大,与基体结合不牢,容易剥落;鉴于高温渗硼存在以上不足,为降低成本,减少工件变形,拓宽渗硼工艺的广泛应用,目前,国内外学者、专家主要在低温多元渗硼上的研究较为成熟。
所谓的低温渗硼是指在相变温度以下进行渗硼。低温渗硼处理可以减小模具变形,降低渗硼脆性,并仍可得到耐磨性较好的表层组织。对一些结构复杂、型腔小、精度要求高的模具特别适用,再加上固体渗硼工艺简单、操作方便、渗件易清洗等优点,已成为渗硼技术的补充和发展。
技术实现要素:
本发明的目的在于针对目前固体渗硼、液体渗硼、气体渗硼中存在的缺陷,提供一种渗硼操作温度低,渗硼工件易清理,适于工业化生产的低温液体渗硼剂及渗硼工艺。
本发明的目的是以下述方式实现的:低温液体渗硼剂,包括: 硼砂25~45%,氟硼酸钾2~4%,氯化铈0.4~0.6%,其余为水,以上百分比为质量百分比。
优选的,硼砂30~40%,氟硼酸钾2.5~3.5%,氯化铈0.45~0.55%,其余为水。
优选的,硼砂35%,氟硼酸钾3%,氯化铈0.5%,其余为水。
渗硼工艺,包括以下步骤:
(1)按配比称取渗硼剂各组分,混合均匀,备用;
(2)对试样表面进行纳米化处理;
(3)将纳米化后的试样进行表面去污处理;
(4)将渗硼剂和处理后的试样置入渗罐内,密封渗罐;
(5)将渗罐放入螺线管内,通交流电加热,温度控制在280~320℃,保温24小时,渗罐内压强为3MPa;冷却至室温,取出试样。
所述渗罐的材质为聚四氟乙烯。
所述步骤(5)中温度优选为300℃。
相对于现有技术,本发明的有益效果是:共渗后工件变形更小、无相变、无内应力、极大推动在精密件上的应用;低温共渗层更厚,约为70~80μm,应用领域广;液体渗硼剂中硼原子活性增强、扩散速率提高、经济性好;加入催渗的氯化铈,能有效降低渗硼温度。
具体实施方式
低温液体渗硼剂,包括: 硼砂25~45%,氟硼酸钾2~4%,氯化铈0.4~0.6%,其余为水,以上百分比为质量百分比,加入催渗的氯化铈,能有效降低渗硼温度。
渗硼工艺,包括以下步骤:
(1)按配比称取渗硼剂各组分,混合均匀,备用;
(2)对试样表面进行纳米化处理,试样经表面喷丸处理后,其表面晶粒纳米化,表面活性增加,有利于吸附硼原子,也有利于硼原子向试样内部扩散;
(3)将纳米化后的试样进行表面去污处理;
(4)将渗硼剂和处理后的试样置入渗罐内,密封渗罐,渗罐的材质为聚四氟乙烯;
(5)将渗罐放入螺线管内,通交流电加热,温度控制在280~320℃,保温24小时,渗罐内压强为3MPa;冷却至室温,取出试样。采用电磁感应加热,使得试样处在交变的电、磁场中,交流电场的电磁作用将加剧渗剂分子的热振动,加快渗剂反应,提高活性硼原子及含硼活性基团的产率;交变电磁场的电磁搅拌作用对渗剂中活性硼原子及含硼活性基团向试样表面的扩散也有一定的促进作用,另外感生交流电具有提高钢试样内部空位浓度及其迁移能力的作用, 从而降低硼原子的扩散激活能,加速硼原子在试样基体内的扩散及基体中铁向渗硼层内的扩散,从而大大降低渗硼温度。高压强环境,也能提供硼原子的扩散系数,从而使渗硼可在低温环境下进行。
实施例1:
本发明的低温渗硼工艺步骤如下:(1)按配比称取渗硼剂各组分,混合均匀,备用,渗硼剂的配比为硼砂35%,氟硼酸钾3%,氯化铈0.5%,其余为去离子水,以上百分比为质量百分比;
(2)对试样表面进行纳米化处理;
(3)将纳米化后的试样进行表面去污处理;
(4)将渗硼剂和处理后的试样置入渗罐内,密封渗罐,渗罐的材质为聚四氟乙烯;
(5)将渗罐放入螺线管内,通交流电加热,温度控制在280~320℃,保温24小时,渗罐内压强为3MPa;冷却至室温,取出试样。
实例2:
本发明的低温渗硼工艺步骤如下:(1)按配比称取渗硼剂各组分,混合均匀,备用,渗硼剂的配比为硼砂35%,氟硼酸钾2%,氯化铈0.6%,其余为去离子水,以上百分比为质量百分比;
(2)对试样表面进行纳米化处理;
(3)将纳米化后的试样进行表面去污处理;
(4)将渗硼剂和处理后的试样置入渗罐内,密封渗罐,渗罐的材质为聚四氟乙烯;
(5)将渗罐放入螺线管内,通交流电加热,温度控制在280~320℃,保温24小时,渗罐内压强为3MPa;冷却至室温,取出试样。
实施例3:
本发明的低温渗硼工艺步骤如下:(1)按配比称取渗硼剂各组分,混合均匀,备用,渗硼剂的配比为硼砂35%,氟硼酸钾2.5%,氯化铈0.55%,其余为去离子水,以上百分比为质量百分比;
(2)对试样表面进行纳米化处理;
(3)将纳米化后的试样进行表面去污处理;
(4)将渗硼剂和处理后的试样置入渗罐内,密封渗罐,渗罐的材质为聚四氟乙烯;
(5)将渗罐放入螺线管内,通交流电加热,温度控制在280~320℃,保温24小时,渗罐内压强为3MPa;冷却至室温,取出试样。
实施例4:
本发明的低温渗硼工艺步骤如下:(1)按配比称取渗硼剂各组分,混合均匀,备用,渗硼剂的配比为硼砂35%,氟硼酸钾3.5%,氯化铈0.45%,其余为去离子水,以上百分比为质量百分比;
(2)对试样表面进行纳米化处理;
(3)将纳米化后的试样进行表面去污处理;
(4)将渗硼剂和处理后的试样置入渗罐内,密封渗罐,渗罐的材质为聚四氟乙烯;
(5)将渗罐放入螺线管内,通交流电加热,温度控制在280~320℃,保温24小时,渗罐内压强为3MPa;冷却至室温,取出试样。
实施例5:
本发明的低温渗硼工艺步骤如下:(1)按配比称取渗硼剂各组分,混合均匀,备用,渗硼剂的配比为硼砂35%,氟硼酸钾4%,氯化铈0.4%,其余为去离子水,以上百分比为质量百分比;
(2)对试样表面进行纳米化处理;
(3)将纳米化后的试样进行表面去污处理;
(4)将渗硼剂和处理后的试样置入渗罐内,密封渗罐,渗罐的材质为聚四氟乙烯;
(5)将渗罐放入螺线管内,通交流电加热,温度控制在280~320℃,保温24小时,渗罐内压强为3MPa;冷却至室温,取出试样。
实施例6:
本发明的低温渗硼工艺步骤如下:(1)按配比称取渗硼剂各组分,混合均匀,备用,渗硼剂的配比为硼砂30%,氟硼酸钾3.5%,氯化铈0.55%,其余为去离子水,以上百分比为质量百分比;
(2)对试样表面进行纳米化处理;
(3)将纳米化后的试样进行表面去污处理;
(4)将渗硼剂和处理后的试样置入渗罐内,密封渗罐,渗罐的材质为聚四氟乙烯;
(5)将渗罐放入螺线管内,通交流电加热,温度控制在280~320℃,保温24小时,渗罐内压强为3MPa;冷却至室温,取出试样。
实施例7:
本发明的低温渗硼工艺步骤如下:(1)按配比称取渗硼剂各组分,混合均匀,备用,渗硼剂的配比为硼砂30%,氟硼酸钾2%,氯化铈0.6%,其余为去离子水,以上百分比为质量百分比;
(2)对试样表面进行纳米化处理;
(3)将纳米化后的试样进行表面去污处理;
(4)将渗硼剂和处理后的试样置入渗罐内,密封渗罐,渗罐的材质为聚四氟乙烯;
(5)将渗罐放入螺线管内,通交流电加热,温度控制在280~320℃,保温24小时,渗罐内压强为3MPa;冷却至室温,取出试样。
实施例8:
本发明的低温渗硼工艺步骤如下:(1)按配比称取渗硼剂各组分,混合均匀,备用,渗硼剂的配比为硼砂30%,氟硼酸钾2.5%,氯化铈0.45%,其余为去离子水,以上百分比为质量百分比;
(2)对试样表面进行纳米化处理;
(3)将纳米化后的试样进行表面去污处理;
(4)将渗硼剂和处理后的试样置入渗罐内,密封渗罐,渗罐的材质为聚四氟乙烯;
(5)将渗罐放入螺线管内,通交流电加热,温度控制在280~320℃,保温24小时,渗罐内压强为3MPa;冷却至室温,取出试样。
实施例9:
本发明的低温渗硼工艺步骤如下:(1)按配比称取渗硼剂各组分,混合均匀,备用,渗硼剂的配比为硼砂30%,氟硼酸钾3%,氯化铈0.5%,其余为去离子水,以上百分比为质量百分比;
(2)对试样表面进行纳米化处理;
(3)将纳米化后的试样进行表面去污处理;
(4)将渗硼剂和处理后的试样置入渗罐内,密封渗罐,渗罐的材质为聚四氟乙烯;
(5)将渗罐放入螺线管内,通交流电加热,温度控制在280~320℃,保温24小时,渗罐内压强为3MPa;冷却至室温,取出试样。
实施例10:
本发明的低温渗硼工艺步骤如下:(1)按配比称取渗硼剂各组分,混合均匀,备用,渗硼剂的配比为硼砂30%,氟硼酸钾4%,氯化铈0.6%,其余为去离子水,以上百分比为质量百分比;
(2)对试样表面进行纳米化处理;
(3)将纳米化后的试样进行表面去污处理;
(4)将渗硼剂和处理后的试样置入渗罐内,密封渗罐,渗罐的材质为聚四氟乙烯;
(5)将渗罐放入螺线管内,通交流电加热,温度控制在280~320℃,保温24小时,渗罐内压强为3MPa;冷却至室温,取出试样。
实施例11:
本发明的低温渗硼工艺步骤如下:(1)按配比称取渗硼剂各组分,混合均匀,备用,渗硼剂的配比为硼砂40%,氟硼酸钾3.5%,氯化铈0.55%,其余为去离子水,以上百分比为质量百分比;
(2)对试样表面进行纳米化处理;
(3)将纳米化后的试样进行表面去污处理;
(4)将渗硼剂和处理后的试样置入渗罐内,密封渗罐,渗罐的材质为聚四氟乙烯;
(5)将渗罐放入螺线管内,通交流电加热,温度控制在280~320℃,保温24小时,渗罐内压强为3MPa;冷却至室温,取出试样。
实施例12:
本发明的低温渗硼工艺步骤如下:(1)按配比称取渗硼剂各组分,混合均匀,备用,渗硼剂的配比为硼砂40%,氟硼酸钾2.5%,氯化铈0.45%,其余为去离子水,以上百分比为质量百分比;
(2)对试样表面进行纳米化处理;
(3)将纳米化后的试样进行表面去污处理;
(4)将渗硼剂和处理后的试样置入渗罐内,密封渗罐,渗罐的材质为聚四氟乙烯;
(5)将渗罐放入螺线管内,通交流电加热,温度控制在280~320℃,保温24小时,渗罐内压强为3MPa;冷却至室温,取出试样。
实施例13:
本发明的低温渗硼工艺步骤如下:(1)按配比称取渗硼剂各组分,混合均匀,备用,渗硼剂的配比为硼砂40%,氟硼酸钾2%,氯化铈0.6%,其余为去离子水,以上百分比为质量百分比;
(2)对试样表面进行纳米化处理;
(3)将纳米化后的试样进行表面去污处理;
(4)将渗硼剂和处理后的试样置入渗罐内,密封渗罐,渗罐的材质为聚四氟乙烯;
(5)将渗罐放入螺线管内,通交流电加热,温度控制在280~320℃,保温24小时,渗罐内压强为3MPa;冷却至室温,取出试样。
实施例14:
本发明的低温渗硼工艺步骤如下:(1)按配比称取渗硼剂各组分,混合均匀,备用,渗硼剂的配比为硼砂40%,氟硼酸钾4%,氯化铈0.4%,其余为去离子水,以上百分比为质量百分比;
(2)对试样表面进行纳米化处理;
(3)将纳米化后的试样进行表面去污处理;
(4)将渗硼剂和处理后的试样置入渗罐内,密封渗罐,渗罐的材质为聚四氟乙烯;
(5)将渗罐放入螺线管内,通交流电加热,温度控制在280~320℃,保温24小时,渗罐内压强为3MPa;冷却至室温,取出试样。
实施例15:
本发明的低温渗硼工艺步骤如下:(1)按配比称取渗硼剂各组分,混合均匀,备用,渗硼剂的配比为硼砂40%,氟硼酸钾3%,氯化铈0.5%,其余为去离子水,以上百分比为质量百分比;
(2)对试样表面进行纳米化处理;
(3)将纳米化后的试样进行表面去污处理;
(4)将渗硼剂和处理后的试样置入渗罐内,密封渗罐,渗罐的材质为聚四氟乙烯;
(5)将渗罐放入螺线管内,通交流电加热,温度控制在280~320℃,保温24小时,渗罐内压强为3MPa;冷却至室温,取出试样。
实施例16:
本发明的低温渗硼工艺步骤如下:(1)按配比称取渗硼剂各组分,混合均匀,备用,渗硼剂的配比为硼砂25%,氟硼酸钾2 %,氯化铈0.4%,其余为去离子水,以上百分比为质量百分比;
(2)对试样表面进行纳米化处理;
(3)将纳米化后的试样进行表面去污处理;
(4)将渗硼剂和处理后的试样置入渗罐内,密封渗罐,渗罐的材质为聚四氟乙烯;
(5)将渗罐放入螺线管内,通交流电加热,温度控制在280~320℃,保温24小时,渗罐内压强为3MPa;冷却至室温,取出试样。
实施例17:
本发明的低温渗硼工艺步骤如下:(1)按配比称取渗硼剂各组分,混合均匀,备用,渗硼剂的配比为硼砂25%,氟硼酸钾4%,氯化铈0.6%,其余为去离子水,以上百分比为质量百分比;
(2)对试样表面进行纳米化处理;
(3)将纳米化后的试样进行表面去污处理;
(4)将渗硼剂和处理后的试样置入渗罐内,密封渗罐,渗罐的材质为聚四氟乙烯;
(5)将渗罐放入螺线管内,通交流电加热,温度控制在280~320℃,保温24小时,渗罐内压强为3MPa;冷却至室温,取出试样。
实施例18:
本发明的低温渗硼工艺步骤如下:(1)按配比称取渗硼剂各组分,混合均匀,备用,渗硼剂的配比为硼砂25%,氟硼酸钾2.5%,氯化铈0.55%,其余为去离子水,以上百分比为质量百分比;
(2)对试样表面进行纳米化处理;
(3)将纳米化后的试样进行表面去污处理;
(4)将渗硼剂和处理后的试样置入渗罐内,密封渗罐,渗罐的材质为聚四氟乙烯;
(5)将渗罐放入螺线管内,通交流电加热,温度控制在280~320℃,保温24小时,渗罐内压强为3MPa;冷却至室温,取出试样。
实施例19:
本发明的低温渗硼工艺步骤如下:(1)按配比称取渗硼剂各组分,混合均匀,备用,渗硼剂的配比为硼砂25%,氟硼酸钾3%,氯化铈0.45%,其余为去离子水,以上百分比为质量百分比;
(2)对试样表面进行纳米化处理;
(3)将纳米化后的试样进行表面去污处理;
(4)将渗硼剂和处理后的试样置入渗罐内,密封渗罐,渗罐的材质为聚四氟乙烯;
(5)将渗罐放入螺线管内,通交流电加热,温度控制在280~320℃,保温24小时,渗罐内压强为3MPa;冷却至室温,取出试样。
实施例20:
本发明的低温渗硼工艺步骤如下:(1)按配比称取渗硼剂各组分,混合均匀,备用,渗硼剂的配比为硼砂25%,氟硼酸钾3.5%,氯化铈0.5%,其余为去离子水,以上百分比为质量百分比;
(2)对试样表面进行纳米化处理;
(3)将纳米化后的试样进行表面去污处理;
(4)将渗硼剂和处理后的试样置入渗罐内,密封渗罐,渗罐的材质为聚四氟乙烯;
(5)将渗罐放入螺线管内,通交流电加热,温度控制在280~320℃,保温24小时,渗罐内压强为3MPa;冷却至室温,取出试样。
实施例21:
本发明的低温渗硼工艺步骤如下:(1)按配比称取渗硼剂各组分,混合均匀,备用,渗硼剂的配比为硼砂45%,氟硼酸钾4%,氯化铈0.6%,其余为去离子水,以上百分比为质量百分比;
(2)对试样表面进行纳米化处理;
(3)将纳米化后的试样进行表面去污处理;
(4)将渗硼剂和处理后的试样置入渗罐内,密封渗罐,渗罐的材质为聚四氟乙烯;
(5)将渗罐放入螺线管内,通交流电加热,温度控制在280~320℃,保温24小时,渗罐内压强为3MPa;冷却至室温,取出试样。
实施例22:
本发明的低温渗硼工艺步骤如下:(1)按配比称取渗硼剂各组分,混合均匀,备用,渗硼剂的配比为硼砂45%,氟硼酸钾2%,氯化铈0.4%,其余为去离子水,以上百分比为质量百分比;
(2)对试样表面进行纳米化处理;
(3)将纳米化后的试样进行表面去污处理;
(4)将渗硼剂和处理后的试样置入渗罐内,密封渗罐,渗罐的材质为聚四氟乙烯;
(5)将渗罐放入螺线管内,通交流电加热,温度控制在280~320℃,保温24小时,渗罐内压强为3MPa;冷却至室温,取出试样。
实施例23:
本发明的低温渗硼工艺步骤如下:(1)按配比称取渗硼剂各组分,混合均匀,备用,渗硼剂的配比为硼砂45%,氟硼酸钾2.5%,氯化铈0.55%,其余为去离子水,以上百分比为质量百分比;
(2)对试样表面进行纳米化处理;
(3)将纳米化后的试样进行表面去污处理;
(4)将渗硼剂和处理后的试样置入渗罐内,密封渗罐,渗罐的材质为聚四氟乙烯;
(5)将渗罐放入螺线管内,通交流电加热,温度控制在280~320℃,保温24小时,渗罐内压强为3MPa;冷却至室温,取出试样。
实施例24:
本发明的低温渗硼工艺步骤如下:(1)按配比称取渗硼剂各组分,混合均匀,备用,渗硼剂的配比为硼砂45%,氟硼酸钾3%,氯化铈0.5%,其余为去离子水,以上百分比为质量百分比;
(2)对试样表面进行纳米化处理;
(3)将纳米化后的试样进行表面去污处理;
(4)将渗硼剂和处理后的试样置入渗罐内,密封渗罐,渗罐的材质为聚四氟乙烯;
(5)将渗罐放入螺线管内,通交流电加热,温度控制在280~320℃,保温24小时,渗罐内压强为3MPa;冷却至室温,取出试样。
实施例25:
本发明的低温渗硼工艺步骤如下:(1)按配比称取渗硼剂各组分,混合均匀,备用,渗硼剂的配比为硼砂45%,氟硼酸钾3.5%,氯化铈0.45%,其余为去离子水,以上百分比为质量百分比;
(2)对试样表面进行纳米化处理;
(3)将纳米化后的试样进行表面去污处理;
(4)将渗硼剂和处理后的试样置入渗罐内,密封渗罐,渗罐的材质为聚四氟乙烯;
(5)将渗罐放入螺线管内,通交流电加热,温度控制在280~320℃,保温24小时,渗罐内压强为3MPa;冷却至室温,取出试样。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本领域的技术人员来说,在不脱离本发明整体构思前提下,还可以作出若干改变和改进,这些也应该视为本发明的保护范围。