一种低温电解渗硼用渗硼剂及渗硼工艺的利记博彩app
【专利摘要】本发明公开了一种金属表面低温电解渗硼用渗硼剂及渗硼工艺，渗硼剂由65～98.9wt.％NaBF4、1～20wt.％B2O3、0.1～15wt.％添加剂组成。渗硼处理时，先将配制好的渗硼剂装入坩埚并置于电阻炉或电频炉中，金属工件作为阴极，石墨材料作为阳极，升温至450～850℃，保温，待渗硼剂熔化完全后，通以直流电，电流密度控制在50～800mA·cm-2，电解0.5～12h后，断电，将金属工件从渗硼剂熔体中取出，以适当方式冷却，清理附着的电解质。本发明所述的渗硼剂具有熔融状态流动性好、导电性好、可重复使用且易与金属工件分离的特点；所述渗硼工艺能耗较低、操作温度低、可实现一些低熔点金属及其合金的渗硼处理。
【专利说明】一种低温电解渗硼用渗硼剂及渗硼工艺
【技术领域】
[0001] 本发明属于金属表面处理【技术领域】，具体涉及一种金属表面熔盐电解渗硼用渗硼 剂及渗硼工艺。
【背景技术】
[0002] 金属材料在人类的生产、生活中发挥着至关重要的作用，金属材料在使用过程中 由于磨损、腐蚀以及氧化损耗等原因，每年金属的损耗和浪费数量巨大，为了改善金属工件 的抗磨损和耐腐蚀性能，人们采用了各种表面改性技术。许多金属的硼化物都是熔点高、硬 度高、耐腐蚀性强的化合物，渗硼得到的渗硼层不但硬度高、耐磨性好，而且有良好的耐腐 蚀性和耐高温性能，所以人们常用渗硼来改善金属材料的表面性能。
[0003] 目前，常见渗硼方法有固体渗硼、盐浴渗硼、气体渗硼、等离子渗硼等，工业上应用 较多的还仅限于固体渗硼，以上工艺都存在处理温度高（高于850°C )，渗层不均匀，渗硼 剂不能循环使用，渗硼后工件表面附着物难清理，渗硼气氛环境（如：低氧分压）要求高， 无法大规模生产，能量消耗大等缺点。另外，传统的金属电解渗硼的渗硼温度偏高，一般在 850?1300°C，工件在此高温条件下，工件变形大，组织易粗化，难以满足精密零件的性能 要求，另外，高温下得到的渗层较脆且与基体结合力不强。
[0004] 本发明为解决上述问题，提出了一种低温电解渗硼用渗硼剂及渗硼工艺，渗硼剂 的初晶温度较低，渗硼操作温度低，不易使工件产生变形，适用范围广，能满足低熔点工件 的渗硼处理，且渗硼剂可重复使用，渗硼后工件易与附着的渗硼剂分离，容易得到厚度、形 貌理想的渗硼层。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于针对目前固体渗硼、液体渗硼、气体渗硼中存在的缺陷，提供一 种渗硼操作温度低，渗硼剂可重复使用，渗硼工件易清理，有望工业化生产的低温电解渗硼 剂及渗硼工艺。
[0006] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
[0007] -种低温电解渗硼用渗硼剂，其渗硼剂由以下组分组成：65?98. 9wt. % NaBF4、 1 ?20wt. % B203、0. 1 ?15wt. %添加齐IJ，添加剂包括 LiF、NaF、KF、Li2C03、Na2C03、K 2C03、 LiCl、NaCl、KCl、CaCl2中的一种或多种。
[0008] NaBF4优选的比例范围为75?90wt. %。
[0009] B2O3优选的比例范围为5?15wt. %。
[0010] 添加剂优选的比例范围为 5 ?IOwt. %，优选 NaF、KF、Na2C03、K2C03、NaCl、KC1、 CaCl2O
[0011] 使用上述的渗硼剂的低温电解渗硼工艺，
[0012] (1)按配比称取渗硼剂各组分，混合均匀，备用；
[0013] ⑵金属工件表面预处理，备用；
[0014] (3)将配制好的渗硼剂升温处理，待渗硼剂熔化完全后，保温，然后金属工件作为 阴极，石墨材料作为阳极，通以直流电，电解后，断电，将金属工件从渗硼剂熔体中取出，冷 却，清理附着的电解质。
[0015] 步骤（1)中渗硼剂各组分预先置于真空干燥箱中干燥12h以上。
[0016] 步骤⑵的金属工件表面预处理的具体过程：依次用180#、400#、600 #、800#、1000#、 1200#金相砂纸对金属工件表面进行机械抛光处理，除去表面氧化层，用去离子水将工件清 洗干净后，再将工件置于超声波清洗机中用丙酮清洗10?30min，最后用去离子水冲洗干 净，吹干，待用。
[0017] 步骤（3)升温温度控制在450?850 °C，优选为500?800 °C ;直流电流密度控制 在50?800mA ? cm 2,优选为50?350mA ? cm 2;电解时间0? 5?12h。
[0018] 所述的渗硼剂重复使用，仅需根据配方需要适当添加相应组分，即满足继续使用 的要求。
[0019] 所述的渗硼剂能够进行包括Fe、Ti、Zr、Nb、Ta、Ni、Cr、Mo、Co、V、W在内的高熔点 金属及相关合金材料的渗硼处理，还适于进行包括Al、Mg在内的低熔点金属及相关合金材 料的渗硼处理。
[0020] 本发明的添加剂的作用在于改善电解质的导电率、提高电解质流动性并调节电解 质的初晶温度。
[0021] 本发明渗硼剂的初晶温度低，渗硼操作温度低，不易使工件产生变形，适用范围 广，能满足低熔点工件的渗硼处理，且渗硼剂可重复使用，渗硼后工件易与附着的渗硼剂分 离，可以得到厚度、形貌理想的渗硼层。
【专利附图】
【附图说明】
[0022] 图1为本发明实施例1中试样物相分析图；
[0023] 图2为本发明实施例1中试样截面微观形貌图；
[0024] 图3为本发明实施例1中试样渗硼处理后，表面清理情况图；
[0025] 图4为实施例2的低碳钢渗硼后截面微观形貌图。
【具体实施方式】
[0026] 以下结合实施例旨在进一步说明本发明，而非限制本发明。
[0027] 本发明的低温电解渗硼工艺步骤如下：
[0028] (1)渗硼剂的配制
[0029] 按配比称取各组分（预先置于真空干燥箱干燥12h以上），混合均匀，备用；
[0030] (2)金属表面预处理
[0031] 依次用180#、400#、600#、800 #、1000#、1200#金相砂纸对金属工件表面进行机械抛光 处理，除去表面氧化层，用去离子水将工件清洗干净后，再将工件置于超声波清洗机中用丙 酮清洗10?30min，最后用去离子水冲洗干净，吹干，待用；
[0032] (3)渗硼处理
[0033] 将配制好的渗硼剂装入坩埚并置于电阻炉或电频炉中，金属工件作为阴极，石墨 材料作为阳极，升温至450?850°C，保温，待渗硼剂熔化完全后，通以适当大小的直流电， 电流密度控制在50?800mA ? cm_2,并通入惰性气体，电解0. 5?12h后，断电，将金属工件 从渗硼剂熔体中取出，以适当方式冷却，清理附着的电解质。采用的惰性气体包括Ar、He中 的一种或两种。
[0034] 实施例1
[0035] 采用的渗硼剂组成为NaBF4、B2O3和CaCl 2。
[0036] 表1实施例1低温渗硼剂原料配比
[0037]
【权利要求】
1. 一种低温电解渗硼用渗硼剂，其特征在于，其渗硼剂由以下组分组成：65? 98. 9wt. % NaBF4、l ?20wt. % B203、0. 1 ?15wt. %添加齐IJ，添加剂包括 LiF、NaF、KF、Li2C03、 Na2C03、K2C03、LiCl、NaCl、KC1、CaCl 2 中的一种或多种。
2. 根据权利要求1所述的低温电解渗硼用渗硼剂，其特征在于，NaBF4tt选的比例范围 为 75 ?90wt. %。
3. 根据权利要求1所述的低温电解渗硼用渗硼剂，其特征在于，B203优选的比例范围为 5 ?15wt. % 〇
4. 根据权利要求1所述的低温电解渗硼用渗硼剂，其特征在于，添加剂优选的比例范 围为 5 ?10wt. %，优选 NaF、KF、Na2C03、K2C03、NaCl、KCl、CaCl 2。
5. 使用权利要求1-4任一项所述的渗硼剂的低温电解渗硼工艺，其特征在于， (1) 按配比称取渗硼剂各组分，混合均匀，备用； (2) 金属工件表面预处理，备用； (3) 将配制好的渗硼剂升温处理，待渗硼剂熔化完全后，保温，然后金属工件作为阴极， 石墨材料作为阳极，通以直流电，电解后，断电，将金属工件从渗硼剂熔体中取出，冷却，清 理附着的电解质。
6. 根据权利要求5所述的低温电解渗硼工艺，其特征在于，步骤⑴中渗硼剂各组分预 先置于真空干燥箱中干燥12h以上。
7. 根据权利要求5所述的低温电解渗硼工艺，其特征在于，步骤（2)的金属工件表面预 处理的具体过程：依次用180#、400#、600#、800#、1000 #、1200#金相砂纸对金属工件表面进行 机械抛光处理，除去表面氧化层，用去离子水将工件清洗干净后，再将工件置于超声波清洗 机中用丙酮清洗10?30min，最后用去离子水冲洗干净，吹干，待用。
8. 根据权利要求5所述的低温电解渗硼工艺，其特征在于，步骤（3)升温温度控制在 450?850 °C，优选为500?800 °C ;直流电流密度控制在50?800mA ? cnT2,优选为50? 350mA ? cm 2;电解时间 0? 5 ?12h。
9. 根据权利要求5所述的低温电解渗硼工艺，其特征在于，所述的渗硼剂重复使用，仅 需根据配方需要适当添加相应组分，即满足继续使用要求。
10. 根据权利要求5所述的低温电解渗硼工艺，其特征在于，所述的渗硼剂能够进行包 括Fe、Ti、Zr、Nb、Ta、Ni、Cr、Mo、Co、V、W在内的高熔点金属及相关合金材料的渗硼处理，还 适于进行包括Al、Mg在内的低熔点金属及相关合金材料的渗硼处理。
【文档编号】C25D3/66GK104451810SQ201410767441
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月12日 优先权日:2014年12月12日
【发明者】吕晓军, 胡凌云, 李劼 申请人:中南大学