专利名称：钢制件防渗碳涂料的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种钢制件在化学热处理前或其过程中临时应用的涂覆或包覆材料，特别是岩石钻头的牙轮、牙掌在渗碳处理前或其过程中临时应用的防渗碳涂料。
渗碳是钢化学热处理方法的一种，通常是将低碳钢制件放在渗碳介质中加热，使新生的活性碳渗入钢表层，然后通过淬火和低温回火，使钢制件的表面具有极高的硬度和强度，而内部仍保持原有的韧性。在许多情况下，没有必要对钢制件的整个表面进行渗碳，而只需对其工作面或受力面进行渗碳，因此需要解决其它表面部位的防渗碳问题。在现有技术中，钢制件防渗碳的方法主要有三种机加工法、镀铜法和涂料法。机加工法是加大工件的加工余量，待渗碳后通过机加工法去除渗碳层，其存在着浪费材料、增加机加工成本等缺点；镀铜法是在工件防渗碳表面上先镀铜后渗碳，其防渗碳效果特佳，但其工序复杂、成本高，而且有毒和污染环境；涂料法是在工件防渗碳表面上先涂上防渗碳涂料后渗碳，其防渗碳效果很好，其操作简便、成本最低，而且无污染；但国内外的防渗碳涂料仍存在着三大顽症在渗碳过程中出现爬行而导致防渗碳面扩大或缩小、影响炉内渗碳气氛、渗碳后涂料层碳黑过多形成海绵状等；国内外的防渗碳涂料或多或少都存在上述问题，再好的防渗碳涂料也存在其中的一个问题。
本发明的目的是根据钢制件在渗碳过程中需要用防渗碳涂料进行防渗碳涂层处理的社会需求，解决现有防渗碳涂料存在的涂层在高温下爬行、影响炉内渗碳气氛和渗碳后涂层碳黑过多形成海绵状等三大顽症，提供一种在900～1000℃下进行15～30小时渗碳后具有理想防渗碳效果的钢制件防渗碳涂料，其属环保型无机物混合物，具有良好的工艺性和可操作性，具有很好的经济效益和社会效益，其可广泛用于工具钢、低合金钢和轴承钢等钢制件的防渗碳保护。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的
本发明是一种无机物混合物，其主要成分由阻渗碳剂、松散剂和粘结剂等组成；阻渗碳剂可选用氧化铜；松散剂可选用玻璃粉、二氧化钛和白刚玉等及其混合物；粘结剂可选用水玻璃、耐火粘土和石英粉等及其混合物。在本防渗碳涂料的组分中，阻渗碳剂的含量是5～25％重；松散剂的含量是10～35％重；粘结剂的含量是40～85％重。在松散剂的组分中，玻璃粉相对于松散剂的含量是35～75％重，最好是40～60％重；二氧化钛相对于松散剂的含量是15～35％重，最好是20～30％重；白刚玉相对于松散剂的含量是10～30％重，最好是20～30％重。在粘结剂的组分中，水玻璃相对于粘结剂的含量是55～90％重，最好是65～85％重；耐火粘土相对于粘结剂的含量是5～25％重，最好是10～20％重；石英粉相对于粘结剂的含量是5～20％重，最好是5～15％重。
本发明的具体方案是本发明作为钢制件用的防渗碳涂料，首先必须具有阻渗碳功能而需有阻渗碳剂；其次必须能涂在钢制件表面上而需有粘结剂；第三必须能从钢制件表面上清除掉而需有松散剂。
本发明作为钢制件用的防渗碳涂料，还必须满足以下技术质量要求1、在900～1000℃高温下经过15～30小时的渗碳处理，清除涂层后，对防渗碳面作横截面金相检测，无渗碳层；2、涂料无污染，无爬伸、影响炉内气氛和涂层碳黑过多形成海绵状等三大顽症；3、涂覆厚度0.2mm左右，涂覆面均匀光滑无皱；4、涂层在空气中不发生化学变化，在干燥时不开裂起皮；5、涂层应具有一定的耐碰撞能力，对金属无有害腐蚀；6、防渗碳面应具有良好的防渗碳性能，可进行车、铣、刨等机加工。
为了满足耐900～1000℃达15～30小时的技术要求，本实用新型必须是无机物混合物。
为了满足在900～1000℃下进行15～30小时渗碳处理后达到防渗碳面无渗碳层的技术要求，阻渗碳剂的选取至关重要。根据镀铜防渗碳具有优良效果的事实，鉴于氧化铜具有耐高温即在1026℃才分解，以及其与玻璃等物质的良好兼容性等特性，所以选用氧化铜作阻渗碳剂是特别理想的。
为了满足在900～1000℃下进行15～30小时渗碳处理，为了将本防渗碳涂料的各组分粘结起来，并能涂在钢制件表面上不脱落，从而达到防渗碳的技术要求，粘结剂的选择就必须符合耐高温、化学稳定性好、粘结性能好、与涂料各组分的兼容性好等技术要求。在粘结剂组分中，水玻璃由含不同比例的氧化钠和二氧化硅所组成，通常是可用作耐火材料和胶粘剂的粘稠液体，其粘度可按使用需要进行调节；耐火粘土的主要成分是硅铝酸盐，其耐火度高于1580℃，和水时有可塑性，经干燥和煅烧，呈致密块状物；石英粉即二氧化硅粉，其熔点是1670～1710℃，对涂料起粘结和致密作用。
为了满足在900～1000℃下进行15～30小时渗碳后，能将钢制件防渗碳面上的涂层轻易剥落，松散剂的选择必须符合耐高温、化学稳定性好、剥落性能好、与涂料各组分的兼容性好等技术要求。在松散剂组分中，玻璃粉是用普通玻璃研磨成的细粉，其主要成分是二氧化硅、氧化钙和氧化钠，其具有耐高温、化学稳定性好、特别是性脆和致密特性，从而使涂层易于抛丸剥落；二氧化钛的化学性质相当稳定，在一般情况下不与大部分化学试剂发生作用，耐高温，致密性和剥落性好；白刚玉耐高温、性脆、易剥落。
本涂料是将其固态组分按确定比例进行配料并研磨成粉状，再用液态水玻璃按确定比例进行搅拌以均匀混合即可。
本发明相比于现有技术具有下述有益效果由于对本涂料的使用条件、技术质量要求以及对现有技术的缺陷特别是三大顽症所进行的分析研究和所采取的对策都十分正确，所以收到了对症下药的效果。首先，在900～1000℃下进行15～30小时渗碳后，经取样试验、化学分析、金相鉴定，其防渗碳效果达到了JB3999-1999标准要求；其次，克服了镀铜防渗碳面凹陷处无法清除镀铜层而影响焊接的缺陷，解决了现有涂料的三大顽症；第三，其属环保型产品，具有良好的工艺性和可操作性、很好的经济效益和社会效益，可广泛用于工具钢、低合金钢和轴承钢等钢制件的防渗碳保护，从而圆满实现了发明任务。
本发明的技术内容通过下面的实施例进一步详加说明如下本钢制件防渗碳涂料是一种无机物混合物，其中含有5～25％重的阻渗碳剂，10～35％重的松散剂，40～85％重的粘结剂；阻渗碳剂可选用氧化铜；松散剂可选用玻璃粉、二氧化钛和白刚玉等及其混合物；粘结剂可选用水玻璃、耐火粘土和石英粉等及其混合物。在阻渗碳剂中，氧化铜相对于防渗碳涂料的含量是5～25％重，最好是7～20％重。在松散剂中，玻璃粉相对于松散剂的含量是35～75％重，最好是40～60％重；二氧化钛相对于松散剂的含量是15～35％重，最好是20～30％重；白刚玉相对于松散剂的含量是10～30％重，最好是20～30％重。在粘结剂中，水玻璃相对于粘结剂的含量是55～90％重，最好是65～85％重；耐火粘土相对于粘结剂的含量是5～25％重，最好是10～20％重；石英粉相对于粘结剂的含量是5～20％重，最好是5～15％重。
作为实施例，现按本防渗碳涂料的成分及其含量范围制备试样将氧化铜4克、玻璃粉6克、二氧化钛4克、白刚玉3克、耐火粘土5克、石英粉3克混合和研磨成细粉，再加入33克液态水玻璃搅拌混合均匀即可。
本防渗碳涂料的使用方法1、将工件表面油垢清洗干净，最好先将工件进行抛丸处理，再用热水清洗、烘干。
2、工件可冷涂也可热涂，即冷涂用毛刷涂覆于工件表面；热涂将工件置于70～90℃的热水中浸泡5～10分钟，烘干后趁热刷涂。
3、烘干，将涂好的工件放入80～100℃的烘干机内烘干30分钟，涂层干燥变硬后，附着力很强，此时即可入炉进行渗碳处理。
4、清除涂层，工件出炉后，经抛丸或喷砂即可将涂层清除干净。
权利要求
1.一种钢制件防渗碳涂料，其特征在于是一种无机物混合物，其中含有5～25％重的阻渗碳剂，10～35％重的松散剂，40～85％重的粘结剂。
2.按照权利要求1所述的防渗碳涂料，其特征在于阻渗碳剂可选用氧化铜；松散剂可选用玻璃粉、二氧化钛和白刚玉等及其混合物；粘结剂可选用水玻璃、耐火粘土和石英粉等及其混合物。
3.按照权利要求1所述的防渗碳涂料，其特征在于在阻渗碳剂中，氧化铜相对于防渗碳涂料的含量是5～25％重，最好是7～20％重。
4.按照权利要求1所述的防渗碳涂料，其特征在于在松散剂中，玻璃粉相对于松散剂的含量是35～75％重，最好是40～60％重。
5.按照权利要求1所述的防渗碳涂料，其特征在于在松散剂中，二氧化钛相对于松散剂的含量是15～35％重，最好是20～30％重。
6.按照权利要求1所述的防渗碳涂料，其特征在于在松散剂中，白刚玉相对于松散剂的含量是10～30％重，最好是20～30％重。
7.按照权利要求1所述的防渗碳涂料，其特征在于在粘结剂中，水玻璃相对于粘结剂的含量是55～90％重，最好是65～85％重。
8.按照权利要求1所述的防渗碳涂料，其特征在于在粘结剂中，耐火粘土相对于粘结剂的含量是5～25％重，最好是10～20％重。
9.按照权利要求1所述的防渗碳涂料，其特征在于在粘结剂中，石英粉相对于粘结剂的含量是5～20％重，最好是5～15％重。
全文摘要
一种钢制件防渗碳涂料，其含有5～25％重的阻渗碳剂、10～35％重的松散剂和40～85％重的粘结剂；阻渗碳剂可选用氧化铜，松散剂可选用玻璃粉、二氧化钛和白刚玉等及其混合物，粘结剂可选用水玻璃、耐火粘土和石英粉等及其混合物；其防渗碳效果达到了JB3999－1999标准要求，无现有涂料的三大顽症；其属环保型产品，具有良好的工艺性和可操作性、很好的经济效益和社会效益；其可广泛用于工具钢、低合金钢和轴承钢等钢制件的防渗碳保护。
文档编号C23C8/04GK1450195SQ0210882
公开日2003年10月22日 申请日期2002年4月9日 优先权日2002年4月9日
发明者唐胜科, 唐胜林 申请人:唐胜科, 唐胜林