专利名称:液体硼铝共渗法的制作方法
本发明涉及化学热处理领域。具体的是提出了一种液体硼铝共渗法。
在制造加工工业中，模具极为重要，因服役条件恶劣，以致其使用寿命短成了国内外该行业的突出问题。现已采用一些表面强化方法提高其使用寿命。其中，硼铝共渗层因兼具了渗硼层和渗铝层的特性而受到注意。但是，现有的硼铝共渗法或由于配制渗剂的成本高和处理温度高(例如Su1073333)，或由于共渗熔盐的流动性差和工件难清洗(例如Jp73033483)，而致其应用受到限制。
本发明的任务是提供一种既能满足提高模具寿命的要求，又无上述缺点的液体硼铝共渗法。
本发明的任务是照如下完成的以硼酸为主成份，加碱金属卤化物和氟硼酸盐，氧化铝、铝铁粉、碳化硼、稀土物质等配成共渗剂，在750～900℃，将工件在此共渗剂熔浴中处理3～6小时，便可获得符合要求的共渗层，共渗剂的配方(重量)%如下硼酸55～80，氧化铝8～15，碱金属卤化物3～9，碱金属氟硼酸盐3～10，碳化硼3～6，铝铁粉5～8，稀土物质1～3。
铝铁粉可改用铝粉，考虑到化工原料目前的价格，碱金属卤化物优选氯化钠，碱金属氟硼酸盐优选氟硼酸钾，稀土物质优选混合稀土，例如，可以采用以下配方(重量)%。
I、H3BO355～70，Al2O310～15，Nacl3～9，KBF44～10，Na3AlF65～9，B4C3～6，铝粉1～3，混合稀土1～2。
用此共渗剂可得铁铝固溶体型硼铝共渗层。
Ⅱ、H3BO360～80，Al2O38～14，NaCl4～8，KBF43～7，Al-Fe粉5～8 B4C3～5，混合稀土1～3。
用此共渗剂可得铁铝化合物型硼铝共渗层。
本发明所用的化工原料都是工业级的。
工件共渗后，根据基体材料及其使用情况，可以直接淬火，或接着在高温盐炉中加热后淬火。
本发明不是以碳化硼为主成份，而是以硼酸为主成份，显著地降低了配制成本，另外，加稀土物质强化了共渗过程，改善了共渗层的组织，原料易得，容易配制。无污染。活性保持性好，只要添加新的共渗剂弥补工件的带出损失，即可保持其活性。处理温度只有750～900℃，比一般方法的850～1100℃降低了100～200℃。此共渗剂熔盐的流动性好，工件容易清洗，不影响共渗件的表面光洁度。共渗后热处理，高温淬火可以同配套的防脱硼涂料一起在中性盐浴中进行，解决了高温中性盐浴淬火的脱硼问题。5CrMnMo类材料的中温淬火，可在共渗温度同炉实现。本发明所需工艺装备简单，获得的硼铝共渗层具有高硬度和高红硬性，减轻渗硼层的剥落倾向1倍，提高耐磨性4倍，抗氧化性1倍，和热疲劳性4倍，经金相，X射线，TEM，SEM，AES等检查表明，此共渗层的组织结构是铁铝化合物或固溶体弥散分布于铁硼化合物和过渡层(可起靸化作用和改善硬度分布状况)，比国内外同类方法所得的共渗层组织的按硼铁化合物，硼铝化合物或固溶体层分布优越。
本发明适用于各种模具，各种磨损件的强化处理。特别适用于提高操作模具和承受动负荷较大的冷作模具的寿命，对于要求抗高温氧化的耐磨件亦有明显效果，适用于钢铁，铸铁，耐热金属制件的强化处理。一年多的生产实践证明，本发明能提高5Cr MnMo齿轮坯模的寿命3～10倍，3Cr W3V的7815轴承辗压辊的寿命3倍以上，穿孔冲的寿命3倍左右，Cr12轴承切料模的寿命4倍。本发明处理的模具的寿命比渗硼处理的高1倍左右，本发明一旦实施必将获得显著经济效应。仅以轴承为例，只是其模具制造成本的节省，目前一个中型厂的年经济效应可达200万元以上。我国汽车轴承目前的年需求量约20亿套，本发明一经实施，在这方面一年就可为国家节省近千万元。
本发明可按下例实施，其所有成份都以重量%表示1.H3BO366 Al2O310，Nacl 6，KBF43，Al-Fe粉11，B4C 3，混合稀土1。
得到FeB+Fe2B+Fe2Al5共渗层组织。
2.H3BO366，Al2O310，NaCl 4，KBF44，Na3AlF611，B4C 4，混合稀土1。
可得到Fe2B+Fe3Al共渗层组织。
3.H3BO366，Al2O310，NaCl 6，KBF42，Na3AlF611，B4C 4，混合稀土1。
可得到Fe2B+FeAl共渗层组织。
4.H3BO366，Al2O310，NaCl 5，KBF44，Al-Fe粉8，B4C 4，混合稀土3。
可得到Fe2B+Fe2Al5共渗层组织。
5.H3BO369，Al2O39，NaCl5.5，KBF42.5，AlF39，B4C 4，混合稀土1。
可得到Fe2B+Fe3Al共渗层组织。
以上各例的处理温度皆可控制为750～900℃，处理时间3～6小时。只要按照以上实施例进行便可获得合乎要求的硼铝共渗层。
权利要求
1.一种由碳化硼、氧化铝、铝铁粉、碱金属卤化物和氟硼酸盐等组成的液体硼铝共渗剂，其特征在于以硼酸为基本成份，还添加了稀土物质，其成份(重量)%和工作参数范围如下H3BO355～80，Al2O38～15，碱金属卤化物3～9，碱金属氟硼酸盐3～10，碳化硼3～6，铝粉1～3或铝铁粉5～8，稀土物质1～3，共渗温度750～900℃，共渗时间3～6小时。
2.按照权利要求
1的液体硼铝共渗剂，其特征在于稀土物质优选混合稀土。
3.按照权利要求
1或2的液体硼铝共渗剂，其特征在于碱金属卤化物优选氯化钠。
4.按照权利要求
1或2的液体硼铝共渗剂，其特征在于共渗后热处理，高温淬火可同配套的防脱硼涂料在中性盐浴中进行。
5.按照权利要求
3的液体硼铝共渗剂，其特征在于共渗后热处理，高温淬火可同配套的防脱硼涂料在中性盐浴中进行。
专利摘要
本发明提出了一种以硼酸为主成分的液体硼铝共渗剂，其中除碱金属卤化物和氟硼酸盐、氧化铝、铝铁粉、碳化硼之外，还加了稀土物质，碱金属卤化物优选了氯化钠，稀土物质优选了混合稀土。它易配制，配制成本低，原料易得，无污染，强化了共渗过程，改善了共渗层组织，降低了共渗温度，提高了熔盐的流动性，工件易清洗，特别适用于提高热作模具和承受动负荷较大的冷作模具的寿命。
文档编号C23C10/00GK87101784SQ87101784
公开日1988年9月21日 申请日期1987年3月7日
发明者杨裕雄, 刘跃 申请人:机械工业部武汉材料保护研究所导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan