[发明专利]一种膏状渗硼剂及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种膏状渗硼剂及其制备方法与应用，所述的膏状渗硼剂，按质量百分比计由碳化硼(B₄C)为30％～50％，氟硼酸钾为20％～40％，二氧化铈为6％～10％，余量为碳化硅组成，总质量百分比为100％。本发明的膏状渗硼剂可显著提高渗硼层过渡区强度和硬度，与热喷涂涂层相比，渗硼层的显微硬度提高20～60％。而且制备方法成本低、工艺简单、便于大规模工程化应用，特别是可以针对零件的特定部位进行定向精准渗硼，对局部区域进行强化，实现产品的定制化生产。

技术领域

本发明涉及一种用于强化工业用钢渗硼层过渡区的膏状渗硼剂及其制备方法与应用。

背景技术

渗硼作为一种重要的表面强化技术，可以赋予工件以极高的硬度、耐磨性、耐蚀性和疲劳强度，在船舶海洋工程、石油化工、汽车制造等工业部门得到了广泛应用。但是目前的渗硼工艺普遍存在过渡区(渗硼层和母材之间的区域)软化问题，使渗硼层在外力作用下容易剥落，导致零件失效。为了解决过渡区软化问题，本发明将稀土元素加入到自制膏状渗硼剂中，对工业用钢表面进行渗硼处理。利用稀土元素提高钢中碳和合金元素原子的扩散速率。在渗硼过程中，随着硼化物的形成，使碳原子加速向过渡区富集，形成弥散分布的含硼渗碳体Fe₃(C·B)，产生弥散强化作用，提高过渡区强度，解决过渡区软化的技术难题。本发明可以在渗硼过程中对过渡区进行实时强化，是一种渗硼层过渡区的主动强化方法。和现有的表面强化技术(如热喷涂、电镀、气相沉积等)相比，该技术可以在钢表明获得一层硬化层，其硬度可以和Co-WC热喷涂涂层相媲美，而且成本低、工艺简单、便于大规模工程化应用，特别是可以针对零件的特定部位进行定向精准渗硼，对局部区域进行强化，实现产品的定制化生产。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述现有技术存在的问题和不足，提供一种耐磨性能优良、成本低廉、工艺简单的用于强化工业用钢渗硼层过渡区的渗硼剂及其制备方法与应用。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种膏状渗硼剂，按质量百分比计由碳化硼(B₄C)为30％～50％，氟硼酸钾为20％～40％，二氧化铈为6％～10％，余量为碳化硅组成，总质量百分比为100％。

进一步优选，所述的碳化硼(B₄C)，氟硼酸钾，二氧化铈和碳化硅均为粒度为200～600目的粉末体。

为了达到上述目的，本发明采用的另一技术方案是：

一种膏状渗硼剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)按质量百分比配方并称量碳化硼(B₄C)、氟硼酸钾(KBF₄)、碳化硅(SiC)、二氧化铈(CeO₂)；

(2)将配方中的碳化硼(B₄C)、氟硼酸钾(KBF₄)、碳化硅(SiC)、二氧化铈(CeO₂)放入球磨罐中，再放入配方等量的氧化锆研磨球，置于罐磨机上进行混料处理24h，使配方中的各组分混合均匀；取出氧化锆研磨球在水中清洗干净并烘干，备用；

(3)在混合均匀的配方中按质量比配方:聚乙烯醇水溶液＝2:1加入聚乙烯醇水溶液搅拌，制得膏状渗硼剂。

进一步优选，步骤(2)所述的氧化锆研磨球的直径为10～15mm。

进一步优选，步骤(3)所述的聚乙烯醇水溶液按质量百分比由聚乙烯醇为5％～10％，水为90％～95％配制而成。

为了达到上述目的，本发明采用的第三个技术方案是：

本发明的一种膏状渗硼剂在强化工业用钢渗硼层过渡区的应用。

进一步，所述应用的方法，包括以下步骤：