专利名称：有机稀土化学热处理催渗剂及其应用的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种化学热处理催渗剂及其应用。
背景技术：
化学热处理中渗碳约占80％。目前化学热处理渗碳为便于计算机控制炉内气氛碳势，一般均由高碳势的渗碳剂及低碳势的稀释剂两种组分组成。常用的渗碳剂气体有天然气甲烷及石油裂化气丙烷；而液体则为碳氢化合物，如煤油、苯、甲苯、丙酮、乙酸乙酯、异丙醇、乙醇等，无论哪种渗碳剂只有在加热到920℃时才能充分裂解，才能对炉气进行可控渗碳，这就是目前常规渗碳时采用920℃及920℃以上渗碳的基本原因。
稀土由于其原子的电子结构分布的特殊性，其电负性很低，化学活性很强，在化工行业常用做催化剂。当与渗碳剂共同加入炉内时，将促进其裂解，860℃就能充分裂解，因此添加稀土后就能在860℃进行可控渗碳，由920℃降至860℃，可节约电能消耗，减少工件变形。另外，由于稀土的活性可以清除工件表面污物与钝化膜，活化炉气与工件表面的界面反应，强化渗碳过程，加速碳原子向工件表面的渗入，从而提高了渗速，起明显的催渗作用，实践证明可提高渗速15～30％，视工艺条件而不同。
稀土尽管其原子半径比铁原子大约40％，但由于电子结构分布的特殊性，在C、N、H、O等多元体系中极易产生极化或离子化，从而可以渗入到钢的表面层。研究指出，稀土是通过钢中的缺陷网络如晶界、亚晶界、错位线、空位等，以单原子或双原子形式进行扩散，并在这些缺陷网络偏聚，最终在钢中形成稀固溶液，起微合金化作用，使碳化物、氮化物及金相组织细化，从而起到改善渗层组织和性能的作用。
因此，稀土催渗剂与其他化学催渗剂不同，除催渗作用外，还有共渗的微合金化作用，起到改善渗层微观组织与性能的作用。这是与其他催渗剂特征上的根本差异。
以前的稀土催渗技术中主要使用以La、Ce为主体的混合氯化稀土或单质的La、Ce稀土。这些稀土氯化物不溶于煤油、丙酮、乙酸乙酯等渗碳剂，只能溶于甲醇中使用。在使用中极易发生堵塞滴管故障，难以在生产实践中推广。也有人提出使用环烷酸稀土、羧酸稀土作为催渗剂，溶于甲醇、甲酰铵中配制成碳、氮、稀土三元共渗剂，但配制复杂，使用范围窄，不适于生产应用。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明研制一种有机稀土化学热处理催渗剂及其应用，它可以解决稀土氯化物在使用中极易发生堵塞滴管故障，难以在生产实践中推广的问题。本发明的有机稀土化学热处理催渗剂可以有如下两种成分配比第一种成分配比为有机稀土化学热处理催渗剂由下述成分按照重量百分比组成8～12％稀土元素、5～8％四氯乙烯、1～4％茂稀土、异构酸和异构醇余量；该催渗剂溶于煤油、苯、甲苯，用于配制渗碳及碳氮共渗催渗剂。
第二种成分配比为有机稀土化学热处理催渗剂由下述成分按照重量百分比组成8～12％稀土元素、5～8％四氯乙烯、1～4％茂稀土、异丁酸铵20～30％、异构酸和异构醇余量；该催渗剂溶于煤油、乙酸乙酯、丙酮或异丙醇时，分别用做渗碳、碳氮共渗、渗氮、氮碳共渗或Re、N、C、O、S、B多元共渗。
本发明仍采用以La、Ce为主体的混合氯化稀土或单质的La或Ce氯化稀土盐作原料，采用异构酸如异辛酸和环烷酸及异辛醇按一定比例配制成萃取剂，采用超浓缩萃取技术，在一定萃取工艺条件下制得含La及Ce为主体的混合稀土金属(混合比取决于原材料)或纯La或Ce的有机稀土溶液，其中含纯稀土8～12wt％。
本发明的催渗剂由主催剂有机稀土、副催渗剂四氯乙烯及茂稀土、以及助溶剂组成，按照生产中应用不同分为三种情况，分为三个型号，分述如下(其成份均以重量百分数wt％表示)YF-I型稀土化学热处理催渗剂采用异辛醇、环烷酸、异辛醇配制的萃取剂，通过超浓缩技术制得的有机稀土溶液，每升中加入5～8％四氯乙烯、1～4％茂稀土配制而成，其中含纯稀土量8～12％。该催渗剂溶于煤油、苯、甲苯，用于配制渗碳及碳氮共渗催渗剂，适用于滴注式井式渗碳炉。
YF-II型化学热处理催渗剂采用异辛酸、异辛醇配制成萃取剂，通过超浓缩技术制取的有机稀土溶液，每升中加入四氯乙烯5～8％、1～4％茂稀土，以及助溶剂20～30％异丁酸铵配制而成，其中含纯稀土量8～12％，该渗剂溶于煤油、乙酸乙酯、丙酮、异丙醇等渗碳剂，用于渗碳及碳氮共渗作催渗剂。可用于井式渗碳炉、多用密封箱式炉及连续式渗碳炉。
YF-II型化学热处理催渗剂当溶于丙酮时，还可用于气体渗氮、气体渗氮碳共渗(软碳化)或多元共渗(RE、N、C、O、S、B等)，可用于处理各种牌号的高速钢刀具及各种模具。
本发明的有机稀土更容易在炉内裂解，分解出活性稀土原子起催渗作用，且不含氧，可构成一种有效的稀土催渗剂材料，比氯化稀土的可溶性好，且不易产生堵塞，具有以下特点1、在有机稀土催渗剂中添加茂稀土助催化材料，可以进一步提高有机渗碳剂的裂解率，进一步减少在渗碳过程中碳黑的产生，提高渗碳速度，较不加稀土催渗剂的渗碳工艺提高渗碳速度15～30％；2、在有机稀土催渗剂中添加助溶剂，使得该有机稀土催渗剂的适用性广，可以溶于煤油、丙酮、乙酸乙酯、甲苯、苯、异丙醇等渗剂；3、克服了目前使用的无机稀土催渗剂容易发生堵塞滴管故障的弊病，使稀土催共渗技术在渗碳工艺中的应用成为可能。
图1为加入稀土催渗剂后渗层金相组织图，图2为渗碳动力学曲线，图3为未加入稀土的渗碳工艺产生的非马氏体组织图，图4为加入稀土后非马氏体组织图，图5为未加入稀土渗碳产品的表面硬度分布图，图6为加入稀土后的渗碳产品的表面硬度分布图。
具体实施例方式
具体实施方式
一本实施方式的有机稀土化学热处理催渗剂由下述成分按照重量百分比组成8～12％稀土元素、5～8％四氯乙烯、1～4％茂稀土、异构酸和异构醇余量。
本实施方式中，所述稀土元素为以La和Ce为主体的混合稀土金属、单质La或单质Ce稀土金属；所述异构酸为异辛酸和环烷酸；所述异构醇为异辛醇。该催渗剂溶于煤油、苯、甲苯，用于配制渗碳及碳氮共渗催渗剂。
具体实施方式
二本实施方式通过下述技术方案实现其发明目的一、试验条件1、105KW井式渗碳炉，配有北京汇捷通公司制造的微机自控系统；2、主渗剂煤油，载气甲醇；3、工件材质20CrMnTi；工件为M6以下齿轮；4、有机稀土催渗剂YF-I型，异辛醇、环烷酸、异辛醇按照重量比为2∶1∶1配制成萃取剂，按酸度值的70％氨化后，采用超浓缩萃取技术制得有机稀土溶液，每升有机稀土溶液中加入5～8％四氯乙烯、1～4％茂稀土，其中含纯稀土量8～12％，按不同比例与煤油混合；5、装炉量采用常规装炉吊具及装炉量。
二、试验结果1、金相组织如图1；2、动力学曲线及渗碳速度加入不同的有机稀土情况下的动力学曲线情况可见图2。根据试验结果可以看出，采用相同工艺，加入有机稀土与不加入稀土在渗碳速度上明显提高，在880℃渗碳时可以提高30％；在920℃渗碳时可以提高29％，880℃加入稀土的渗碳速度虽然低于920℃的渗速，但可以节省升降温时间，使得总占炉时间缩短，降低电能消耗，并且降低工件的变形，有着很大的综合效益。
具体实施方式
三本实施方式的有机稀土化学热处理催渗剂由下述成分按照重量百分比组成8～12％稀土元素、5～8％四氯乙烯、1～4％茂稀土、异丁酸铵20～30％、异构酸和异构醇余量。
本实施方式中，所述稀土元素为以La和Ce为主体的混合稀土金属、单质La或单质Ce稀土金属；所述异构酸为异辛酸和环烷酸；所述异构醇为异辛醇。
当有机稀土化学热处理催渗剂溶于不同溶剂(煤油、乙酸乙酯、丙酮或异丙醇)时，可用于不同目的渗碳、碳氮共渗、渗氮、氮碳共渗或多元共渗(Re、N、C、O、S、B)。
具体实施方式
四本实施方式通过下述技术方案实现其发明目的
试验条件1、105KW井式渗碳炉，氧探头控制；2、主渗剂煤油+空气，空气流量0.2L/分；3、工件材质20CrMnTi；工件为M6以下齿轮；4、有机稀土催渗剂YF-II型，异辛醇与异辛醇按照重量比为4∶1配制成萃取剂，按酸度值的70％氨化后，采用超浓缩萃取技术制得有机稀土溶液，每升有机稀土溶液中加入5～8％四氯乙烯、1～4％茂稀土、20～30％异丁酸铵，其中含纯稀土量8～12％，按7％比例与煤油混合；5、装炉量采用常规装炉吊具及装炉量。
试验目的解决在渗碳中产生的非马氏体组织问题试验结果由于加入稀土，可以明显改善非马氏体组织，非马氏体组织情况已经基本消除，提高表层硬度，结果可见图3～6。试验证明，由于稀土的作用，可以明显改善和消除非马氏体组织问题，提高表面硬度，表面硬度可以达到61～64CHR。
具体实施方式
五本实施方式的有机稀土化学热处理催渗剂由稀土元素、四氯乙烯、茂稀土、异构酸和异构醇组成，各成分的重量百分比见表1。
表1
权利要求
1.有机稀土化学热处理催渗剂，其特征在于它由下述成分按照重量百分比组成8～12％稀土元素、5～8％四氯乙烯、1～4％茂稀土、异构酸和异构醇余量。
2.根据权利要求1所述的有机稀土化学热处理催渗剂，其特征在于所述稀土元素为以La和Ce为主体的混合稀土金属，或者是单质La稀土金属或单质Ce稀土金属。
3.根据权利要求1所述的有机稀土化学热处理催渗剂，其特征在于所述异构酸为异辛酸和环烷酸。
4.根据权利要求1所述的有机稀土化学热处理催渗剂，其特征在于所述异构醇为异辛醇。
5.权利要求1所述的有机稀土化学热处理催渗剂的应用，其特征在于有机稀土化学热处理催渗剂溶于煤油、苯或甲苯时，用于配制渗碳或碳氮共渗催渗剂。
6.有机稀土化学热处理催渗剂，其特征在于它由下述成分按照重量百分比组成8～12％稀土元素、5～8％四氯乙烯、1～4％茂稀土、异丁酸铵20～30％、异构酸和异构醇余量。
7.根据权利要求6所述的有机稀土化学热处理催渗剂，其特征在于所述稀土元素为以La和Ce为主体的混合稀土金属，或者是单质La稀土金属或单质Ce稀土金属。
8.根据权利要求6所述的有机稀土化学热处理催渗剂，其特征在于所述异构酸为异辛酸。
9.根据权利要求6所述的有机稀土化学热处理催渗剂，其特征在于所述异构醇为异辛醇。
10.权利要求6所述的有机稀土化学热处理催渗剂的应用，其特征在于有机稀土化学热处理催渗剂溶于煤油、乙酸乙酯、丙酮或异丙醇时，分别用做渗碳、碳氮共渗、渗氮、氮碳共渗或Re、N、C、O、S、B多元共渗。
全文摘要
有机稀土化学热处理催渗剂及其应用，它涉及一种化学热处理催渗剂及其应用。为解决稀土氯化物在使用中极易发生堵塞滴管故障的问题，按照重量百分比计，本发明可以由下述成分组成8～12％稀土元素、5～8％四氯乙烯、1～4％茂稀土、异丁酸铵0～30％、异构酸和异构醇余量，可用于配制渗碳及碳氮共渗催渗剂。它还可以由下述成分组成8～12％稀土元素、5～8％四氯乙烯、1～4％茂稀土、异丁酸铵20～30％、异构酸和异构醇余量，可用做渗碳、碳氮共渗、渗氮、氮碳共渗或Re、N、C、0、S、B多元共渗。本发明的有机稀土更容易在炉内裂解，分解出活性稀土原子起催渗作用，且不含氧，比氯化稀土的可溶性好，且不易产生堵塞。
文档编号B01J23/10GK1740375SQ200510010348
公开日2006年3月1日 申请日期2005年9月19日 优先权日2005年9月19日
发明者刘志儒, 刘成友, 张国良, 王鸿春, 闫牧夫 申请人:哈尔滨意锋稀土材料开发有限公司