[发明专利]液体硼铝共渗法

说明书

本发明涉及化学热处理领域。具有的是提出了一种液体硼铝共渗法。

在制造加工工业中，模具极为重要。因服役条件恶劣，以致其使用寿命短成了国内外该行业的突出问题。现已采用一些表面强化方法提高其使用寿命。其中，硼铝共渗层因兼具了渗硼层和渗铝层的特性而受到注意。但是，现有的硼铝共渗法或由于配制渗剂的成本高和处理温度高（例如：Su1073333），或由于共渗熔盐的流动性差和工件难清洗（例如：Jp73033483），而致其应用受到限制。

本发明的任务是提供一种既能满足提高模具寿命的要求，又无上述缺点的液体硼铝共渗法。

本发明的任务是照如下完成的：以硼酸为主成分，加碱金属卤化物和氟硼酸盐，氧化铝、铝铁粉、碳化硼、稀土物质等配成共渗剂，在750-900℃，将工件在此共渗剂熔浴中处理3-6小时，便可获得符合要求的共渗层。共渗剂的配方（重量）%如下：

硼酸55-80，氧化铝8-15，碱金属卤化物3-9，碱金属氟硼酸盐3-10，碳化硼3-6，铝铁粉5-8，稀土物质1-3。

铝铁粉可改用铝粉，考虑到化工原料目前的价格，碱金属卤化物优选氯化钠，碱金属氟硼酸盐优选氟硼酸钾，稀土物质优选混合稀土，例如，可以采用以下配方（重量）%。

Ⅰ、H₃BO₃55-70，Al₂O₃10-15，NaCl3-9，KBF₄4-10，Na₃AlF₆5-9，B₄C3-6，铝粉1-3，混合稀土1-2。

用此共渗剂可得铁铝固溶体型硼铝共渗层。

Ⅱ、H₃BO₃60-80，Al₂O₃8-14，NaCl4-8，KBF₄3-7，Al-Fe粉5-8。B₄C3-5，混合稀土1-3。

用此共渗剂可得铁铝化合物型硼铝共渗层。

本发明所用的化工原料都是工业级的。

工件共渗后，根据基体材料及其使用情况，可以直接淬火，或接着在高温盐炉中加热后淬火。

本发明不是以碳化硼为主成分，而是以硼酸为主成分，显著地降低了配制成本，另外，加稀土物质强化了共渗过程，改善了共渗层的组织。原料易得，容易配制。无污染。活性保持性好，只要添加新的共渗剂弥补工件的带出损失，即可保持其活性。处理温度只有750-900℃，此一般方法的850-1100℃降低了100-200℃。此共渗剂熔盐的流动性好，工件容易清洗，不影响共渗件的表面光洁度。共渗后热处理，高温淬火可以同配套的防脱硼涂料一起在中性盐浴中进行，解决了高温中性盐浴淬火的脱硼问题。5CrMnM。类材料的中温淬火，可在共渗温度同炉实现。本发明所需工艺装备简单，获得的硼铝共渗层具有高硬度和高红硬性，减轻渗硼层的剥落倾向1倍，提高耐磨性4倍，抗氧化性1倍，和热疲劳性4倍，经金相，X射线，TEM，SEM，AES等检查表明，此共渗层的组织结构是铁铝化合物或固溶体弥散分布于铁硼化合物和过渡层（可起韧化作用和改善硬度分布状况），比国内外同类方法所得的共渗层组织的按硼铁化合物，硼铝化合物或固溶体层分布优越。

本发明适用于各种模具，各种磨损件的强化处理，特别适用于提高热作模具和承受动负荷较大的冷作模具的寿命，对于要求抗高温氧化的耐磨件亦有明显效果，适用于钢铁，铸铁，耐热金属制件的强化处理。一年多的生产实践证明，本发明能提高5CrMnM。齿轮坯模的寿命3-10倍，3CrW₈V的7815轴承辗压辊的寿命3倍以上，穿孔冲的寿命3倍左右，Cr12轴承切料模的寿命4倍。本发明处理的模具的寿命比渗硼处理的高1倍左右，本发明一旦实施必将获得显著经济效应。

本发明可按下例实施，其所有成分都以重量%表示。

1.H₃BO₃66Al₂O₃10，NaCl6，KBF₄5，Al-Fe粉8，B₄C4，混合稀土1。

得到FeB+Fe₂B+Fe₂Al₅共渗层组织。