一种淬火后可水洗去除的防渗碳涂料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种防渗碳涂料，尤其涉及一种淬火后可水洗去除的防渗碳涂料，本发明还涉及上述淬火后可水洗去除防渗碳涂料的制备方法。
【背景技术】
[0002]齿轮等机械零部件经过机加工后一般需要对其工作面或受力面进行渗碳处理，然后进行淬火或其他热处理，以提高其机械性能、化学性能与加工性能。为了让后续工序进行二次加工的表面不产生脆硬性而损伤加工刀具，需要在渗碳时对工件表面局部进行防渗碳处理。钢铁零件的防渗碳方法主要有机械加工法、镀铜法与防渗碳涂料法。机械加工法是通过提高工件的加工余量，在渗碳及热处理后将渗碳层通过切削加工等方式去除。这种方法不仅浪费材料，还增加了工序，刀具成本也增加，已经逐渐被镀铜法与防渗碳涂料法代替。镀铜法是最传统的防渗方法，防渗质量高。但是该方法属于化学方法，成本高、周期长，而且镀液严重污染环境。防渗碳涂料法是在进行渗碳处理前，在工件不需要防渗的表面涂覆一层涂料进行保护，在渗碳及热处理后再将涂层去除。一般防渗涂料主要以硅酸盐、玻璃粉为成膜物质，这类涂料在渗碳及热处理后很难剥离，需要通过抛丸或喷砂处理去除，增加了生产成本，延长了生产周期。另外对于复杂结构工件而言，其工件内部涂刷的防渗碳涂料极难通过抛丸或喷砂去除。
[0003]中国专利CN1184831A公开了一种在工件涂刷防渗碳涂料前先涂刷一层清除层的方法，通过该工艺，工件表面的涂层在工件高温加热后会自行剥落。但是该工艺会导致工件表面的涂层在渗碳过程中就发生脱落，从而导致漏渗，降低防渗效果。中国专利CN101074455A公开了水性自剥性保护涂料，这种涂料可以通过水洗自行剥落。但是作为这种涂料主要成分的水性树脂属于不耐高温的有机物，在渗碳过程中会发生分解，干扰渗碳气氛，从而影响渗碳质量。因此一种高温时不起皮、不流淌，不影响渗碳气氛，并且渗碳热处理后可以通过水洗去除的防渗碳涂料的开发很有必要。
【发明内容】
[0004]发明目的:本发明所要解决的技术问题是提供一种淬火后可水洗去除的防渗碳涂料，该防渗碳涂料对钢铁工件的附着力好、自干速度快，且涂刷在工件表面时能够保证其自身在高温时不起皮、不流淌，不影响渗碳气氛，并且还能在渗碳热处理后通过水洗去除。
[0005]本发明还要解决的技术问题是提供上述淬火后可水洗去除防渗碳涂料的制备方法，该制备工艺简单，能耗低、成本低。
[0006]
【发明内容】
:为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为:
一种淬火后可水洗去除的防渗碳涂料，由如下质量百分数的组分25%_35%硼酸、15%-25%填料、15%-25%磷酸二氢铝、1%_5%着色颜料和30%_40%水配制而成。
[0007]进一步优选，所述填料为锂基膨润土、高岭土或钛白粉中的任意两种或任意三种按任意比例的混合。
[0008]进一步优选，所述着色颜料为锌铬黄、铬黄或四盐基锌黄中的任意一种。
[0009]上述淬火后可水洗去除防渗碳涂料的制备方法，具备包括如下操作步骤:
步骤I，边搅拌边将所需量的水和磷酸二氢铝加入搅拌器中，搅拌至混合物料成透明液体；
步骤2，往步骤I的搅拌器中加入所需量的硼酸和填料，在搅拌速率为60转/分下将物料搅拌均匀；
步骤3，往步骤2的搅拌器中加入所需量的着色颜料，在搅拌速率为60转/分下将物料搅拌均匀即可。
[0010]本发明可水洗去除的防渗碳涂料基本技术指标如下:
外观一一膏状物质；
粘度(20。。)——7000-90000 mPa.s ;
适用防渗温度 800-1000 °C ；
适用防渗深度 < 6 mm。
[0011]本发明的可水洗去除防渗碳涂料，可满足钢铁件在800-1000 °C条件下，渗层< 6mm时的防渗要求，并具备可水洗脱落的功能。由于配方中的硼酸在400 °C以上会在工件表面生成性能稳定的熔融三氧化二硼膜层，对工件表面起到保护作用，同时三氧化二硼易溶于水，因此在渗碳后即可通过水洗去除，本发明防渗碳涂料选择硼酸作为防渗碳剂；在配方的填料组分中，锂基膨润土具有触变性，可以将涂料增稠，并赋予涂料优良的悬浮稳定性与涂挂性能，高岭土熔点约1780 °C，在水中悬浮性与分散性好，具有较强的耐酸性能，钛白粉化学性质稳定、耐高温，赋予涂料优良的致密性与剥落性；配方中的磷酸二氢铝具有很强的粘结性能，能保证涂料在钢铁工件表面的附着力，并使防渗碳涂层遇水就粉化，从而在渗碳后即可水洗去除；而配方中的着色颜料(锌铬黄、铬黄或四盐基锌黄)用于指示工件表面的渗碳保护范围。
[0012]有益效果:本发明的防渗碳涂料在渗碳热处理后可以通过水洗去除，从而解决了传统防渗碳涂料在渗碳热处理后难以剥离的问题，本发明的防渗碳涂料配方中使用无机耐高温材料作为防渗碳剂，本发明防渗碳剂涂刷在工件表面后形成的防渗碳涂层粘结性好，且在高温时不起皮、不流淌，不影响渗碳气氛。
【附图说明】
[0013]图1为在工件涂刷上实施例1的防渗碳涂料后其表面的金相组织图；
图2为在工件涂刷上实施例1的防渗碳涂料后工件防渗碳部位的硬度梯度图。
【具体实施方式】
[0014]根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的内容仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
[0015]实施例1:
一种淬火后可水洗去除的防渗碳涂料，由质量百分数为26%的硼酸、3%的锂基膨润土、5%的高岭土、8%的钛白粉、25%的磷酸二氢铝、1%的锌铬黄和32%的水配制而成。
[0016]使用实施例1的防渗碳涂料对材质为20CrNi2Mo的齿轮进行防渗碳处理，渗碳工艺为940°C加热110h，渗碳层深为4.1-4.8mm，渗碳后直接淬火，淬火后的工件在50°C水中浸泡3h后，工件表面的防渗碳涂层完全剥落。工件涂刷上实施例1的防渗碳涂料后其表面的组织如图1所示。由于实施例1的防渗碳涂料具有很好的防渗效果，可有效阻止碳原子渗入工件表面，所以工件表面在渗碳气氛中没有产生渗碳层，再经淬火回火后工件表面的金相组织与工件芯部一样均为低碳马氏体。
[0017]工件防渗碳部位的硬度梯度如图2所示，工件芯部硬度为46.8HRC，表面硬度为47HRC，从硬度梯度来看，防渗碳涂料达到了很好的防渗效果。
[0018]实施例2:
一种淬火后可水洗去除的防渗碳涂料，由质量百分数为25%的硼酸、5%的锂基膨润土、10%的钛白粉、15%的磷酸二氢铝、5%的铬黄和40%的水配制而成。
[0019]实施例3:
一种淬火后可水洗去除的防渗碳涂料，由质量百分数为35%的硼酸、3%的锂基膨润土、14%的钛白粉、16%的磷酸二氢铝、2%的四盐基锌黄和30%的水配制而成。
[0020]实施例4:
一种淬火后可水洗去除的防渗碳涂料，由质量百分数为27%的硼酸、10%的锂基膨润土、10%的高岭土、5%的钛白粉、15%的磷酸二氢铝、1%的四盐基锌黄和32%的水配制而成。
[0021]显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
【主权项】
1.一种淬火后可水洗去除的防渗碳涂料，其特征在于:由如下质量百分数的组分25%-35%硼酸、15%-25%填料、15%_25%磷酸二氢铝、1%_5%着色颜料和30%_40%水配制而成。2.根据权利要求1所述淬火后可水洗去除的防渗碳涂料，其特征在于:所述填料为锂基膨润土、高岭土或钛白粉中的任意两种或任意三种按任意比例的混合。3.根据权利要求1所述淬火后可水洗去除的防渗碳涂料，其特征在于:所述着色颜料为锌铬黄、铬黄或四盐基锌黄中的任意一种。4.一种权利要求1所述淬火后可水洗去除防渗碳涂料的制备方法，其特征在于，具备包括如下操作步骤: 步骤I，边搅拌边将所需量的水和磷酸二氢铝加入搅拌器中，搅拌至混合物料成透明液体； 步骤2，往步骤I的搅拌器中加入所需量的硼酸和填料，在搅拌速率为60转/分下将物料搅拌均匀； 步骤3，往步骤2的搅拌器中加入所需量的着色颜料，在搅拌速率为60转/分下将物料搅拌均匀即可。
【专利摘要】本发明公开了一种淬火后可水洗去除的防渗碳涂料，由如下质量百分数的组分25%-35%硼酸、15%-25%填料、15%-25%磷酸二氢铝、1%-5%着色颜料和30%-40%水配制而成。本发明还公开了上述淬火后可水洗去除的防渗碳涂料的制备方法。本发明的防渗碳涂料在渗碳热处理后可以通过水洗去除，从而解决了传统防渗碳涂料在渗碳热处理后难以剥离的问题，本发明的防渗碳涂料配方中使用无机耐高温材料作为防渗碳剂，本发明防渗碳剂涂刷在工件表面后形成的防渗碳涂层粘结性好，且在高温时不起皮、不流淌，不影响渗碳气氛。
【IPC分类】C21D1/70
【公开号】CN105132651
【申请号】CN201510588211
【发明人】聂晓霖, 刘昊, 祝剑剑, 黄国都
【申请人】南京科润工业介质股份有限公司, 南京科润新材料技术有限公司
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年9月16日