[发明专利]铝青铜滴注式渗硼工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种铜合金的化学热处理工艺，尤其涉及一种铝青铜的滴注式气体渗硼工艺，属于金属材料技术领域。

背景技术

铝青铜具有优良的力学、抗蚀与耐磨性能，是综合性能优越的工程结构材料，因而在民用、军用工业中占有重要地位，被广泛应用于机械、飞机和汽车制造业、船舶和海洋工业、家电、冶金、采矿、石化工业、铁道和机车工程以及建筑工业等高应力条件下工作。但随着工业发展，对铝青铜材料的性能提出了更高的要求，例如更高的耐磨性和高温抗氧化性。

对铝青铜表面渗硼可以同时提高铝青铜的耐磨性和高温抗氧化性。

铝青铜渗硼不同于钢铁渗硼，钢铁渗硼形成基体金属的单相硼化物层Fe2B或双相单相硼化物层FeB+Fe₂B，从而提高金属的硬度和耐磨性。在铝青铜渗硼过程中，硼原子不是与基体金属铜形成连续的硼化物层，而是与固溶在基体中的合金元素如Ni、Mn、Fe等形成硼化物，弥散分布的硼化物使铝青铜表面硬度明显提高。

由于铝青铜与钢相比，熔点较低，应相应采用较低渗硼温度。

铝青铜渗硼方法不多，且都还未投入实际应用，主要有固体渗硼和膏剂法渗硼。

固体渗硼将粉末(粒状)渗硼剂装入耐热钢制的箱子中，并将钢件埋入其中，而后在空气、真空或保护气氛(H₂或Ar气)炉中加热，保温渗硼。固体渗硼处理具有不需专门设备，操作方便，渗后容易清理，便于推广等优点；但固体渗硼的劳动强度大，工作条件差，渗剂成本也高，对工件处理时，渗剂必须填满渗箱，用量大浪费严重，另外粉末介质热导性差，加热时间长、耗能高，功效低，对大型件的处理颇感困难，渗后工件不易取出。

膏剂法渗硼是固体粉末渗硼的新发展，先将粉末渗硼剂加上粘接剂制成膏剂，然后将膏剂涂在需要渗硼的工件表面，再加热扩散。这种渗硼方法尽管减少了渗剂的浪费和缩短了加热时间，但依然存在劳动强度大，工作条件差，渗剂成本也高，难以对大型件进行渗硼处理等缺陷。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种渗硼效果好、渗层深度及渗层含硼量可控且劳动强度低、适应性广、操作方便、生产成本低的铝青铜渗硼工艺。

本发明通过以下技术方案予以实现：

一种铝青铜滴注式渗硼工艺，包括以下步骤：

1)渗硼准备

采用普通滴注式气体渗碳炉，将制备好的渗硼剂和甲醇分别放入两个容器内，对气体渗碳炉加温，当炉内温度升至740-760℃时，开始向气体渗碳炉内滴注甲醇及渗硼剂，排除炉内原有气体，并继续升高炉内温度；

2)工件装炉

当炉内温度升至840-880℃的渗硼温度时，将待渗硼处理的工件装入气体渗碳炉内，装炉完毕继续升高炉内温度，同时继续滴注甲醇和渗硼剂；

3)工件渗硼

当炉内温度再次升至840-880℃的渗硼温度时，工件表面开始渗硼，根据工件表面所需渗层厚度不同，保持840-880℃的渗硼温度3-8小时，在此过程不断滴注渗硼剂，使工件表层形成所需的渗硼层。

前述的铝青铜滴注式渗硼工艺，其中所述渗硼剂由硼酸三甲酯、还原剂和稀释剂制备而成。

前述的铝青铜滴注式渗硼工艺，其中所述还原剂是氯化稀土，所述渗硼剂中氯化稀土与硼酸三甲酯的重量比为1∶20-1∶30。

前述的铝青铜滴注式渗硼工艺，其中所述稀释剂为甲醇，所述渗硼剂中甲醇与硼酸三甲酯的体积比为1∶1-1∶1.5。

本发明的有益效果如下：

1)渗硼效果好，渗层深度及渗层含硼量均可控；

2)渗硼后工件无需清理，劳动强度低，生产效率高；

3)常用气体渗碳炉即能满足要求，操作方便，可以处理形状和尺寸各异的工件，适应性强、生产成本低；

4)工件硬度明显提高。

本发明的优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进解释，这些实施例是仅作为例子给出的。

具体实施方式

以下为本发明的三个实施例，本发明不限于以下三个实施例。

铝青铜成分为：铝8.5-10.5％，镍1.0-3.0％，铁3.0-5.0％，锰1.0-3.0％，余为铜。材料熔化浇注后经800℃加热并保温10h，缓冷至550℃出炉空冷。

以下三个实施例中都以35kW普通滴注式气体渗碳炉为例，给出渗硼剂、甲醇的滴量等工艺参数。其它类型的滴注式气体渗碳炉可根据炉膛容积不同进行调整。

铝青铜渗硼过程如下：

1)渗硼准备