本发明专利技术提供了一种钼或钼合金二元共渗的熔盐系统、复合助催剂及应用，所述的熔盐系统包括硼砂为10％～20％，催渗活化剂稀土金属为0.9％～1.2％，复合助催剂为2％～6％，余量为熔盐。复合助催剂中硫脲和氯化镍的质量比为1：(0.8～1.25)。钼或钼合金二元共渗的熔盐系统用于电化学二元共渗制备钼或钼合金表面稀土金属-硼二元共渗层的应用。通过本发明专利技术的熔盐系统制备的具有二元共渗层的钼或钼合金高温抗氧化性好，能抵御高温氧化腐蚀；通过添加复合助催剂对整体电解作用，与单一稀土催渗得到的合金相比，该方法制备的La-B二元共渗层与钼或钼合金基体的相容性好，不易产生裂纹、不易脱落。经过表面二元共渗处理后的钼或钼合金的使用温度能够达到1500℃。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于钼或钼合金领域，涉及二元共渗层，具体涉及一种钼或钼合金二元共 渗的熔盐系统、复合助催剂及应用。
技术介绍
钼是一种熔点高达2625Γ的银灰色难熔金属，高温强度优异，且导电导热性好，热 膨胀系数低（6. 7X 10 6/°C，1200K)，抗高温蠕变性优异，同时对液态金属钾、钠、镁、铯、铋 等有着良好的抗蚀性，作为新一代重要战略意义的稀有金属之一，现已广泛应用于冶金、石 油、机械、化工、航空航天、核工业等诸多领域。以钼为基体材料，添加适量的Ti、Zr、W、Re、 Si、Hf、C等元素或稀土氧化物，就得到钼基合金，其具有优异的高温力学性能、低的热膨胀 系数和高的导电导热系数，是一种非常有应用前景的难熔金属材料。 钼或钼合金在高温有氧环境中易氧化限制其在航空航天领域的应用。相关分析 研究指出，温度低于400°C钼合金氧化速率很慢，合金表面生成不易挥发的MoO 2;温度在 400~750°C氧化增重迅速加快，合金表面生成易挥发的此03;温度高于750°C，M〇0 3挥发使 增重急剧下降，质量损失严重，限制其作为耐热结构材料应用的可能性。对此，目前钼基合 金抗氧化方法主要有两种：即研制高温抗氧化的钼合金和通过其他方式在合金表面形成抗 氧化层。但钼的可合金化程度较小，加入提高抗氧化性能的合金元素较多时，合金加工性能 变差，高温性能，如高温强度、耐冲击性、耐热震性和抗蠕变性等受到严重影响，故用合金化 的方法无法从根本上改变钼合金的抗氧化能力。目前较理想的解决方法是在合金表面形成 高温抗氧化层，不仅使合金抗氧化性能及使用温度提高，同时合金表面晶粒细化，合金力学 性能增强。 慕东介绍了 Ti、Ni、Co等有色金属及其合金渗硼后的组织及高温抗氧化性的影 响。由于难熔金属及其合金等以其高熔点、高硬度、高强度等独特的物理和力学性能使其广 泛应用于国防军工、航空航天、电子信息、核工业和低温超导等领域，在国民经济中占有重 要地位，使得近年来国外学者对难熔金属的渗硼研究主要集中在Cr、Mo、Nb、W上。在分析 渗硼研究存在的问题时重点提到难熔金属及其合金在渗硼方面存在的不足以及今后研究 的重心。 杨双利用稀土多元渗法，在不同渗剂下制备了不同种类的稀土碳化钼，对制备的 稀土碳化钼的结构、热稳定性、化学组成和表面价态进行了测试研究。结果表明：稀土碳化 钼的抗氧化性高于目前工业上生产的碳化钼；渗剂中的钕和钐元素可渗入到碳化钼中，表 面的钕元素以三价氧化物的形式存在。 孙轩华等对稀土-硼盐浴法多元共渗进行了研究，重点论述了共渗及稀土的催渗 机理，指出（1)稀土原子在扩渗过程中，由于原子半径可变，活化性很强，强化了稀土原子 和共渗原子在工件表面的吸附和扩散，加速了化学热处理的过程；（2)稀土原子在扩散过 程中，具有提高平衡空位浓度的作用，可产生较多的空位"双空位"及"原子空位团"，为稀土 和共渗元素的扩散，提供了良好的输送渠道，促进了共渗原子的扩散过程；（3)由于稀土原 子与基体金属原户所形成的固溶体属于稀固溶体。它是一种稀土原子与其周围基体原子间 产生附加的极化键的极化强化，即稀土元素的原子对基体金属原子所具有的远程作用的固 溶强化；(4)由于稀土元素在相变过程中，可使新相的形核率增加，抑制了在相变过程中粗 大相形态的形成，是合金组织得到细化。改善了渗层组织，提高了渗层的机械性能、物理及 化学性能。 黄有国等研究了熔盐电解法在金属钛表面渗硼用渗硼剂及渗硼工艺，表面的渗硼 层形成了很好的二渗硼钛晶体，且复合相的渗硼层较单相的二渗硼钛渗层结合力好，不易 脱落，其中，渗硼层的的分层也较明显，界面清晰，为金属钛及钛合金在渗硼时选取了最佳 的渗硼剂及渗硼工艺参数，但是其渗硼剂以Na 2B4(VS B 4C盐的形式存在，未能较准确地体现 硼砂的具体含量，因此，制备的熔盐系统不好控制。该渗硼过程只是研究了渗硼剂及渗硼工 艺的最佳参数，却未对金属钛的耐腐蚀性、耐磨性及抗高温氧化性进行试验。 余忠荪等对熔盐电解渗稀土及稀士 -硼共渗技术进行了具体研究，工件表面形成 的稀土或稀土 -硼渗层与基体结合良好，渗层中3~6%的稀土含量起到固体润滑剂的作 用，使工件的抗咬合性能和使用寿命得以提高。该过程属于化学热处理技术，由盐浴配方 和热处理工艺参数两部分组成，但缺少对整体系统的催渗作用，仅仅研究材料在磨损条件 下的使用寿命及不同介质下的腐蚀性能，却未对材料在高温下的抗氧化性能进行详细的表 征。 利用稀土元素特殊的结构特性及化学性质，对金属表面进行改性的新技术。最早 研究纯20钢、08钢等金属进行稀土扩渗处理。其中，铈（Ce)和镧（La)等稀土元素优先沿 晶界扩散，造成周围晶格畸变，导致金属表面的空位缺陷增加，成为金属表面的活性组元， 溶解在固体金属的晶界中。 综上所述，在难熔金属及硬质合金通过渗硼工艺提高其抗氧化性能研究种类略微 单一，且渗硼方式简单，有些渗硼层仍存在高脆性的问题，现有技术中的工艺还存在硼渗速 率低、渗层厚度薄等问题。
技术实现思路
基于现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种钼或钼合金二元共渗的熔盐系统、 复合助催剂及应用，解决现有技术中二元共渗速率低、渗层厚度薄导致钼或钼合金的抗氧 化性能差的技术问题。 为了解决上述技术问题，本申请采用如下技术方案予以实现： -种钼或钼合金二元共渗的熔盐系统，包括熔盐、硼砂和催渗活化剂稀土金属，所 述的熔盐系统中加入有复合助催剂，所述的复合助催剂由硫脲和氯化镍组成。 具体的，所述的复合助催剂中硫脲和氯化镍的质量比为1 : (0. 8~1. 25)。 具体的，所述的熔盐包括NaCl、KCl、NaF和KBF4，熔盐按照NaCl、KCl、NaF和KBF 4 的摩尔比为1 :1 :3 :0. 5配制。 具体的，以重量百分数计，由以下原料组成：硼砂为10%~20%，催渗活化剂稀 土金属为〇. 9%~1. 2%，复合助催剂为2%~6%，余量为熔盐，原料的重量百分数之和为 100%〇 具体的，所述的催渗活化剂稀土金属为镧（La)、铈（Ce)、钕（Nd)或钐（Sm)，其中将 钕（Nd)和钐（Sm)以甲醇溶液的形式来使用。 -种钼或钼合金二元共渗的熔盐系统的复合助催剂，所述的复合助催剂由硫脲和 氯化镍组成。 具体的，所述的复合助催剂中硫脲和氯化镍的质量比为1 : (0. 8~1. 25)。 上述钼或钼合金二元共渗的熔盐系统用于电化学二元共渗制备钼或钼合金表面 稀土金属-硼二元共渗层的应用。 具体的，所述的电化学二元共渗条件为：以熔盐系统为阳极，钼基体或钼合金基体 为阴极进行电化学二元共渗，将熔盐系统装入坩埚中，进行融化，将钼基体或钼合金基体浸 入到盐浴中，进行加热，控制熔盐温度700°C~1100°C，阴极电流密度0~5mA/cm2)，二元共 渗时间3~7h。 具体的，所述的钼基体或钼合金基体的制备方法为：将钼或钼合金置于20wt %的 NaOH溶液中煮沸碱洗脱脂，用超声波清洗后用水洗净；然后置于30wt%的HCl溶液中加热 至90°C，保持Ih酸洗去污；再置于温度为80°C的IOwt%氢氟酸溶液中进行表面刻蚀，直至 表面形成均匀麻面，取出后当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种钼或钼合金二元共渗的熔盐系统，包括熔盐、硼砂和催渗活化剂稀土金属，其特征在于：所述的熔盐系统中加入有复合助催剂，所述的复合助催剂由硫脲和氯化镍组成。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：胡平，王快社，宋瑞，杨帆，谭江飞，于志涛，胡卜亮，王碧侠，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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