專利名稱：硼砂石墨型粒狀滲硼劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬化學(xué)熱處理領(lǐng)域，特別是一種適用于碳鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼和多數(shù)高合金工具鋼進(jìn)行滲硼化學(xué)熱處理的粒狀固體滲硼劑。
目前國內(nèi)外所用的固體滲硼方法，其滲硼劑可以概括為三大類，即1.B4C+KBF4+SiC(或Na2B4O7);
2.硼鐵+KBF4(或NH4CL，NH3HCO3，HCL，Na2SiF6)+Al2O3(或SiC，木炭);
3.Na2B4O7+Si+石墨。
第1、2類滲硼劑有粉末狀和粒狀二種，第3類只有粉末狀一種。
第1、2類滲硼劑的缺點(diǎn)是所用碳化硼(B4C)、硼鐵、氟硼酸鉀(KBF4)等原料價格很貴，致使?jié)B硼劑的成本高，影響固體滲硼技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展。第三類滲硼劑的缺點(diǎn)是石墨質(zhì)量輕，潤滑性強(qiáng)，配制粉末狀滲硼劑時混料不易均勻;而且粉塵污染嚴(yán)重，難以推廣應(yīng)用。
本發(fā)明的目的在于克服上述滲硼劑的缺點(diǎn)，提供一種工藝成本低，無粉塵污染，能改善滲硼質(zhì)量的粒狀固體滲硼劑。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的以未脫水硼砂作供硼劑，以氟硅酸鈉作活化劑，以硅鐵作還原劑，以石墨作填充劑組成滲硼劑的主要成分，其配方的重量百分比為(15-40)%未脫水硼砂+(5-20)%氟硅酸鈉+(5-20)%硅鐵+石墨(余量)。通過調(diào)整成分配比，可制成Fe2B單相和FeB+Fe2B雙相兩種滲硼劑，以滿足不同工況條件下工件對固體滲硼的要求。單相滲硼劑的配方重量百分比是(15-30)%未脫水硼砂+(5-15)%氟硅酸鈉+(5-15)%硅鐵+石墨(余量)。雙相滲硼劑的配方重量百分比是(20-40)%未脫水硼砂+(7-20)%氟硅酸鈉+(8-20)%硅鐵+石墨(余量)。兩種滲硼劑按配方重量百分比配料后，加入(2-10)%粘土和(3-10)%水，充分?jǐn)嚢杌靹?，?jīng)成形、烘干，制成顆粒狀滲硼劑。從而克服了石墨類粉末滲硼劑混料不易均勻、粉塵污染嚴(yán)重的缺點(diǎn)。該粒狀滲硼劑的常用滲硼溫度在750-900℃，滲硼時間為1-8小時。在此工藝條件下，單相粒狀滲硼劑處理工件可獲得E型Fe2B單相硼化物層;雙相粒狀滲硼劑處理工件可獲得B型(或C型)FeB+Fe2B雙相硼化物層，并可以實現(xiàn)深層滲硼。
該粒狀滲硼劑中作供硼劑用的硼砂不需要進(jìn)行脫水處理，因而減少了滲硼劑的加工成本，也避免了脫水硼砂的粉塵污染。該粒狀滲硼劑的松裝密度小，為0.60-0.62克/厘米3，因此使用數(shù)量可以明顯減少，從而降低了固體滲硼的工藝成本。
本發(fā)明采用廉價的氟硅酸鈉和硅鐵分別作為滲硼劑中的活化劑和還原劑，保證了滲硼劑的活化和還原分解能力，同時，也降低了滲硼劑的原料成本。這一技術(shù)特點(diǎn)使該粒狀滲硼劑對碳鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼和多數(shù)高合金工具鋼進(jìn)行滲硼處理，可分別得到20-250微米厚的E型Fe2B單相硼化物層，和50-300微米厚的B型(或C型)FeB+Fe2B雙相硼化物層，而且滲硼層與基體之間的過渡區(qū)不形成富硅的鐵素體軟帶組織。
本發(fā)明的硼砂石墨型粒狀滲硼劑，具有滲硼速度快，滲硼層質(zhì)量穩(wěn)定，滲硼劑使用后松散，不粘工件，無粉塵污染等特點(diǎn);其原料成本為目前國內(nèi)外固體滲硼劑中最低，而且松裝密度小，用量少，因此大幅度降低了固體滲硼的工藝成本，有利于固體滲硼技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展。
下面給出本發(fā)明的一個最佳實施例。
滲硼件為流態(tài)床反應(yīng)器分布板墊片，材料為45鋼。采用雙相粒狀滲硼劑，其成分配方的重量百分比是35%未脫水硼砂+10%氟硅酸鈉+20%硅鐵+石墨(余量)。其中未脫水硼砂為工業(yè)純，粒度小于80目;氟硅酸鈉為工業(yè)純，粒度小于80目;硅鐵含硅量大于75%，粒度小于60目;石墨為工業(yè)純的天然土狀石墨。加入3%粘土和10%水后充分?jǐn)嚢杌靹?，?jīng)成形、烘干后，制成雙相粒狀滲硼劑，然后直接使用。滲硼溫度在900℃，保溫時間為5小時。45鋼墊片表面得到150微米厚的B型雙相硼化物層;維氏顯微硬度值為HV0.1kg1600-1698;過渡層組織是鐵素體+珠光體，無富硅的鐵素體軟帶組織。
權(quán)利要求
1.一種固體滲硼劑，其特征在于該滲硼劑配方的重量百分比為(15-40)%未脫水硼砂(Na2B4O7.10H2O)+(5-20)%氟硅酸鈉(Na2SiF6)+(5-20)%硅鐵+石墨(余量)。
2.按照權(quán)利要求1所述的固體滲硼劑，其特征在于當(dāng)各成分配方的重量百分比為(15-30)%未脫水硼砂+(5-15)%氟硅酸鈉+(5-15)%硅鐵+石墨(余量)時，可配制成Fe2B單相固體滲硼劑。
3.按照權(quán)利要求1所述的固體滲硼劑，其特征在于當(dāng)各成分配方的重量百分比為(20-40)%未脫水硼砂+(7-20)%氟硅酸鈉+(8-20)%硅鐵+石墨(余量)時，可配制成FeB+Fe2B雙相固體滲硼劑。
4.按照權(quán)利要求2或3所述的單相或雙相固體滲硼劑的成分配方配料后，再加入(2-10)%粘土和(3-10)%水?dāng)嚢杌旌暇鶆颍?jīng)成形、烘干，可制成顆粒狀的固體滲硼劑。
全文摘要
一種硼砂石墨型粒狀滲硼劑，可用于碳鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼和多數(shù)高合金工具鋼的滲硼化學(xué)熱處理。該滲硼劑由未脫水的硼砂、氟硅酸鈉、硅鐵和石墨組成，其成分實現(xiàn)了最佳成分組合。該滲硼劑包括Fe
文檔編號C23C8/70GK1093124SQ93110349
公開日1994年10月5日 申請日期1993年3月30日 優(yōu)先權(quán)日1993年3月30日
發(fā)明者李木森, 崔建軍, 韓志強(qiáng), 張曉玲, 孫希泰 申請人:山東工業(yè)大學(xué)