[发明专利]一种固体粉末多元复合渗剂及复合渗工艺

说明书

本发明涉及一种固体粉末多元复合渗剂及复合渗工艺，属于金属表面处理技术领域。复合渗剂由铬源、钒源、硼源、镍粉、活化剂、填充剂、除氧剂、稀土催渗剂组成。该复合渗剂具有渗速快、无污染，提高渗层组织致密度，避免渗层脆化的作用。复合渗工艺为：将基体材料进行酸洗活化预处理后，埋入复合渗剂中，在含碳或含氮气氛下，加热保温，随炉冷却后进行淬火处理。该工艺方法简单，无污染，渗速快，渗剂不会板结，渗后工件表面清洁干净。所制备的复合渗层晶粒细小、组织致密、具有良好的梯度结构，渗层具有韧性、耐磨性能、耐腐蚀性能以及高温抗氧化性能等综合性能优良的特性，可应用在工模具、轴承、齿轮等部件上。

技术领域

本发明涉及金属表面处理技术领域，且特别涉及一种固体粉末多元复合渗剂及复合渗工艺。

背景技术

固体渗工艺简单，流程短，而且对于形状复杂工件表面可以获得均匀的渗层组织，固体渗方法所制备的渗层具有耐磨损、耐腐蚀、抗氧化等优点，因此固体渗技术在工业上被广泛应用。

常用的固体渗主要有渗硼、渗铬、渗钒等，它们都各有优缺点，如渗硼时由于硼原子半径小，渗速快，渗层厚，但渗硼层致密性和连续性较差，且渗硼层容易出现粗大的FeB相，从而导致渗硼层脆性大，容易剥落。渗铬层表面抗氧化性能好，渗层较厚，但渗铬层耐磨性能较差。渗钒工艺可以得到连续致密的碳化钒层，其硬度和耐磨性都强于渗硼层和渗铬层，但渗钒速度慢，渗钒层较薄，渗层热稳定性和耐腐蚀性能差。

为了克服单一元素渗的不足，目前应用较多的多元复合渗有硼铬、硼钒、铬钒共渗等。这种复合渗虽然在一定程度上提高了渗层的性能，但这些复合渗仍存在一些问题，比如硼铬、硼钒共渗，虽然渗层组织得到了一定改善，但仍不能避免粗大FeB的存在；铬钒共渗虽然结构致密，性能高，但仍存在渗速较慢的缺点。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的包括提供一种固体粉末多元复合渗剂，该复合渗剂具有渗速快、无污染，提高渗层组织致密度，避免渗层脆化的作用。

本发明的目的还包括提供一种复合渗工艺，该工艺简单，效率高，节约成本，无污染。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

本发明提出一种固体粉末多元复合渗剂，按重量百分比计，包括：10～60％铬源，5～40％钒源、3～8％硼源、1～6％镍粉以及余量的助剂。

本发明提出一种复合渗工艺，包括：将经过酸洗活化预处理的工件放入装有上述固体粉末多元复合渗剂的渗罐进行复合渗。

本发明的有益效果包括：

本发明采用了稀土-硼-铬-钒多元共渗，主要起到催渗以及改善细化组织的作用。硼原子半径小，渗速快，对铬和钒起到催渗作用；另一方面硼迁移速度快，渗层较深，钒渗速最慢，这样将形成硼底层、铬中间层、钒表层的复合渗层，复合渗层形成了良好的梯度结构，这种梯度结构提高了渗层承载能力，使得复合渗层具有更高的耐磨性能和抗冲击性能。同时在渗层内限制了硼的含量，避免由于硼含量过高而形成粗大FeB相，避免了硼层脆化现象的发生。镍的加入可以细化渗层晶粒，进一步避免硼粗大晶粒的形成，使渗层组织致密，因而具有良好的韧性和耐腐蚀性能。

该复合渗工艺渗速快，采用的复合渗剂可以反复多次使用，节约了成本，经过复合渗之后工件表面残渣少，清洗简单，处理工艺简单，无污染。采用本发明提供的复合渗工艺制得的复合渗层晶粒细小、组织致密、具有良好的梯度结构，渗层具有韧性、耐磨性能、耐腐蚀性能以及高温抗氧化性能等综合性能优良的特性，可应用在工模具、轴承、齿轮等部件上。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。