專利名稱：稀土粉末滲硼劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化學(xué)熱處理領(lǐng)域中的一種新型滲劑，可用于鋼鐵滲硼 處理的固體粉末滲硼劑。
背景技術(shù)：
滲硼處理能顯著提高鋼件表面硬度和耐磨性，而且摩擦系數(shù)小。
滲硼層的硬度能達(dá)到HV1100-2000，具有優(yōu)異的耐磨粒磨損能力。滲 硼層還具有良好的耐熱性和耐蝕性。滲硼處理是目前提高鋼件耐磨粒 磨損性能的最好工藝之一。滲硼方法包括固體粉末滲硼、膏劑滲硼、 氣體滲硼和鹽浴滲硼，其中固體粉末滲硼法是目前應(yīng)用最多的一種滲 硼方法。目前國內(nèi)外所用的固體滲硼法，其滲硼劑一般包括三部分 供硼劑、活化劑、填充劑，將三者混合均勻，然后與工件裝入滲箱密 封后在高溫下保溫一定時(shí)間，即完成滲硼處理。滲硼溫度一般在 750-IOO(TC之間，滲硼時(shí)間從2h到12h不等。
稀土元素由于特殊的核外電子結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致其有特殊的化學(xué)活性， 在化學(xué)熱處理過程中表現(xiàn)出明顯的催化和催滲作用，因此在滲劑中加 入稀土元素可以顯著提高滲速。稀土的催化作用主要表現(xiàn)在兩個(gè)方 面， 一是加快組分的分解速度，二是活化和凈化金屬表面，有利于硼 原子吸附。稀土的催滲作用在于其原子具有極強(qiáng)的滲透能力。稀土原子進(jìn)入鋼鐵等基體材料后，可沿晶界、位錯(cuò)及其它缺陷不斷向深處擴(kuò)
散，稀土原子半徑比鐵原子半徑大40%左右，稀土原子的滲入必然 引起基體的晶格畸變，增加了晶體的缺陷濃度，為硼原子的擴(kuò)散開辟 了新的擴(kuò)散"通道"，創(chuàng)造更為有利的條件。另外，加入稀土元素后， 還可以改善滲層組織，降低滲層的脆性，提高滲層的耐磨性，耐蝕性 和抗氧化性，這也是歸因于稀土的催滲作用。由Fe-B合金相圖可知， 滲硼過程開始時(shí)，活性硼原子固溶于基體表面，當(dāng)硼含量達(dá)到8.83wt %時(shí)，形成Fe2B相晶核，隨著滲硼過程的進(jìn)行，若硼原子易于擴(kuò)散， 有利于Fe2B相生長(zhǎng)；若硼原子擴(kuò)散困難，在表面堆積，含量達(dá)到 16.23wt^則形成FeB相，稀土的存在有助于硼原子的擴(kuò)散，能夠增 加滲層中Fe2B相的比例，F(xiàn)e2B相韌性好，不易破碎和斷裂，因此改 善了滲層組織性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種稀土粉末滲硼劑，使得滲硼處理后耐磨 性增加，耐蝕性增加。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種稀土粉末滲硼劑，其特征在于 是由下列重量百分比的原料制成的
碳化硼 5 15%
氟硼酸鉀 1 10%
錳鐵 5 20%
氧化釹 1 10%
碳化硅 余量。本發(fā)明用于工件滲硼處理后，表面可形成一層致密的鐵硼化合物
層，主要是Fe2B相，厚度為80-250 um (根據(jù)滲硼工藝不同而不同)， 滲層的組織得到改善，耐磨性增加，耐蝕性也增加，工件滲硼后表面 無氧化現(xiàn)象，滲劑經(jīng)滲硼后仍保持松散，很少粘在工件上，容易清洗。 另外，本滲硼劑加入稀土量少，并可以在較低溫度下和較短時(shí)間內(nèi)進(jìn) 行，還可以重復(fù)使用，每次在滲硼過后，在用過的滲劑中補(bǔ)充加入一 定量的供硼劑后，還可以繼續(xù)使用，這對(duì)于降低成本是非常有利的。


圖l為45鋼滲硼層的組織。
圖2為T12鋼滲硼層的組織。
圖3為45鋼滲硼后表面的硬度剖面變化。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例l
碳化硼 5 %
氟硼酸鉀 10%
錳鐵 20%
氧化釹 10%
碳化硅 55%。 實(shí)施例2
碳化硼 5%
氟硼酸鉀 5%
錳鐵 15%氧化釹 6°%
碳化硅 69%。 實(shí)施例3
碳化硼 15%
氟硼酸鉀 1%
錳鐵 5%
氧化釹 1 %
碳化硅 78%。
應(yīng)用本發(fā)明對(duì)45鋼和T12鋼進(jìn)行滲硼處理，將試樣放入裝有滲 硼劑的容器中，密封后放入電阻爐，在860'C保溫5h進(jìn)行滲硼處理， 滲層以Fe2B相為主，圖1所示45鋼厚度達(dá)到135pm ，傳統(tǒng)滲劑在 同等條件下滲層厚度為90 ^mi;圖2所示T12鋼厚度達(dá)到85pm ，傳 統(tǒng)滲劑在同等條件下滲層厚度為60 pm。
權(quán)利要求
1、一種稀土粉末滲硼劑，其特征在于是由下列重量百分比的原料制成的碳化硼5～15％氟硼酸鉀 1～10％錳鐵 5～20％氧化釹1～10％碳化硅余量。
全文摘要
一種稀土粉末滲硼劑，包含碳化硼、氟硼酸鉀、錳鐵、氧化釹、碳化硅，用于工件滲硼處理后，表面可形成一層致密的鐵硼化合物層，主要是Fe₂B相，厚度為80-250μm(根據(jù)滲硼工藝不同而不同)，滲層的組織得到改善，耐磨性增加，耐蝕性也增加，工件滲硼后表面無氧化現(xiàn)象，滲劑經(jīng)滲硼后仍保持松散，很少粘在工件上，容易清洗。另外，本滲硼劑加入稀土量少，并可以在較低溫度下和較短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行，還可以重復(fù)使用，每次在滲硼過后，在用過的滲劑中補(bǔ)充加入一定量的供硼劑后，還可以繼續(xù)使用，這對(duì)于降低成本是非常有利的。
文檔編號(hào)C23C8/00GK101555581SQ20091006699
公開日2009年10月14日 申請(qǐng)日期2009年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月22日
發(fā)明者孫世杰, 健 安, 楊永利, 旭 田, 蘇振國, 有 陸 申請(qǐng)人:松原大多油田配套產(chǎn)業(yè)有限公司