[发明专利]加入稀土Nd的一种新型TD法盐浴渗剂

说明书

 

技术领域

本发明涉及金属表面处理技术领域，具体地说是加入稀土Nd的一种新型TD法盐浴渗剂。

背景技术

TD法盐浴渗钒是材料表面改性处理方法之一，广泛应用于模具的表面强化、提高模具的使用寿命。该方法是用基盐启动坩埚，并加热至800~1250℃，再加入一定比例的供钒剂、活化剂和还原剂，形成熔盐；然后把将处理的材料浸入盐浴炉中保温一定时间，获得渗层。在此过程中，被还原出的活性钒原子沉积在材料表面，与由基体扩散到表面的碳原子形成几微米至几十微米的碳化钒(VC)覆层。该覆层厚度均匀、致密，具有高硬度、良好的耐磨性和抗咬合性等特性，有利于提高模具的使用寿命。与此同时，覆层与基体的结合性能也直接影响着覆层的使用效果和模具使用寿命。

为了优化覆层与基体的结合性能，对传统TD法盐浴渗剂进行了创新，在渗剂中加入适量稀土钕(Nd）。实验表明，使用传统的TD法盐浴渗剂处理所获得的覆层与基体间界面清晰，无明显扩散层；而添加适量稀土钕Nd的盐浴渗剂可以促进界面元素的扩散，提高覆层界面的结合力，形成明显的扩散层。该扩散层硬度高于基体硬度，可为VC覆层提供更好的支撑作用，大大减少覆层在服役过程中剥离破碎的可能性，使覆层的使用性能得到更好的发挥。该盐浴渗剂经初步检索，在材料表面处理领域尚未见报道，这为未来该技术的应用提供了良好的契机。

该盐浴渗剂在工业生产中模具的表面强化领域应用前景广阔，对提高模具使用寿命，提高企业生产效率，降低企业生产成本和资源消耗有着重要的意义。 

发明内容

本发明的目的是提供一种加入稀土Nd的一种新型TD法盐浴渗剂，在传统TD法盐浴渗剂基础上，创新性地在渗剂中加入稀土钕，并且通过实验得出了钕的最佳添加量，得到一种新型TD法盐浴渗剂。

其技术方案如下：、加入稀土Nd的一种新型TD法盐浴渗剂,其特征在于：在TD法盐浴渗剂中加入钕，钕的添加量为TD法盐浴渗剂总量的：0.5%—2.0 %。

TD法盐浴渗剂包括基盐、供钒剂、活化剂、还原剂，其质量比百分数是基盐75%—80%、供钒剂8%-12%、活化剂8%-12%、还原剂2%-3%，还原剂是铝粉和钕。

基盐是硼砂、氯化钠、二氯化钡或它们的混合物，供钒剂是五氧化二钒,活化剂是氟化钠还原剂。

把配制好的该渗剂混合均匀，待热处理炉炉温达到800℃后放入坩埚中，待盐融化均匀并达到处理温度950℃时，把工件放入熔融盐浴中，保温4小时，获得渗层。

还原剂的参量不同渗层的SEM也将不同。采用自制的外热式电阻坩埚炉以及表1所示渗剂，对H13钢(也称作4Cr5MoSiV1钢)进行TD处理，所获渗层的组织形貌具有扩散层。

采用不含稀土钕的盐浴配方（即将表1中还原剂改为3.0wt%铝粉），其它实验条件相同时， H13钢表面渗层的组织形貌未见明显扩散层。

为五个H13钢试样经不同盐浴配方处理（其它实验条件相同）后，所获渗层断面的硬度分布曲线。1-5#试样盐浴配方中钕添加量依次为：0wt%，0.5wt%，1.0 wt%，1.5 wt%，2.0 wt%。3#试样的VC覆层与扩散层的硬度均为最高，性能最优，可见稀土钕的最佳添加量为1.0 wt%。

本发明的优点是：该渗剂可以促进界面元素的扩散，提高覆层界面的结合力，形成明显的扩散层。由于扩散层硬度高于基体硬度，可为VC覆层提供更好的支撑作用，大大减少覆层在服役过程中剥离破碎的可能性。在模具的表面强化处理领域，对提高模具工作质量和延长使用寿命方面具有重要意义。

 

附图说明

图1是有扩散层的渗层SEM形貌。

图2是 未见明显扩散层的渗层SEM形貌。             

图3是 硬度-至表面距离的关系曲线。

图1中，①白亮的区域为碳化钒覆层；②质感比较粗糙、呈麻点状的区域为扩散层；③质感光滑的区域为基体。图3为五个H13钢试样经不同盐浴配方处理（其它实验条件相同）后，所获渗层断面的硬度分布曲线。1-5#试样盐浴配方中钕添加量依次为：0wt%，0.5wt%，1.0 wt%，1.5 wt%，2.0 wt%。3#试样的VC覆层与扩散层的硬度均为最高，性能最优，可见稀土钕的最佳添加量为1.0 wt%。

 

具体实施方式

按比例加入稀土Nd，在TD法盐浴渗剂中加入钕，钕的添加量为TD法盐浴渗剂总量的：0.5%—2.0 %。