渗剂料浆和渗Cr涂层及其制备方法和应用与具有渗Cr涂层的零件技术

本发明专利技术公开了一种渗剂料浆和渗Cr涂层及其制备方法和应用与具有渗Cr涂层的零件。该渗剂料浆包括：金属粉末渗剂和粘结剂；以金属粉末渗剂的总重量计，金属粉末渗剂包括：铬粉10‑40wt％、氯化铵3‑5wt％、其余为高岭土粉末；以粘结剂的总重量计，粘结剂包括：聚乙烯醇20‑40wt％、白乳胶10‑20wt％、硬脂酸钠10‑20wt％、其余为滑石粉。本发明专利技术的零件表面的渗Cr涂层为金属元素结合，能够确保涂层与基体紧密结合而不易脱落，进而解决了目前镀铬防护镀铬层易脱落的问题；本发明专利技术的渗Cr涂层的制备过程简单、容易操作，所用时间短，所用原材料成本低并且用途广泛，能够用于民用产品生产。

Permeating agent slurry and chromizing coating, their preparation methods and applications, and parts with chromizing coating

The invention discloses a penetrating agent slurry and a penetrating Cr coating, a preparation method and application thereof, and parts with a penetrating Cr coating. The penetrant slurry includes: metal powder penetrating agent and binder; by the total weight of metal powder penetrating agent, metal powder penetrating agent includes chromium powder 10 40wt%, ammonium chloride 3 5wt%, the rest is kaolin powder; by the total weight of binder, binder includes: polyvinyl alcohol 20 40wt%, white latex 10 20wt%, sodium stearate 10 wt%, the rest is talc powder. The chromizing coating on the surface of the parts of the invention is a combination of metal elements, which can ensure that the coating is closely combined with the matrix and is not easy to fall off, thus solving the problem that the chromizing protective chromium plating layer is easy to fall off at present; the preparation process of the chromizing coating is simple, easy to operate, the time used is short, the raw materials used are low cost and the use is extensive, and it can be used in the production of civil products.

【技术实现步骤摘要】
渗剂料浆和渗Cr涂层及其制备方法和应用与具有渗Cr涂层的零件
本专利技术属于渗金属
，更具体地，涉及一种渗剂料浆和渗Cr涂层及其制备方法和应用与具有渗Cr涂层的零件。
技术介绍
水泵叶轮等零件，材料为中碳钢，在工作中易受到磨损而导致机件失效。因此需要对零件磨擦表面进行全部或局部渗铬防护，增加表面硬度，从而提高材料抗磨粒磨损性能，延长其使用寿命及可靠性。通过采用电子显微硬度仪对渗铬表面的渗铬层硬度进行检测，零件渗铬后的渗铬层硬度值远远高于基体表面的硬度值，因此零件表面渗铬后表面硬度明显提高，并能显著提高耐腐蚀、耐磨损性能。目前制备渗铬层所用渗剂由预渗元素、催化剂、粘结剂和填充剂组成。通过渗铬处理，渗铬层表面硬度值能够提高到1100～2050HV0.05，基体表面硬度值为140～210HV0.05。在公开号为CN1431338的专利技术专利申请中，公开了一种提高TiAl合金抗高温氧化的铬改性铝化物涂层的制备方法。该方法中所涉及到的铬改性铝化物涂层，其制备工艺采用包埋渗Cr的方法，其过程是把烘干过的渗剂装入坩埚，并把试样埋入渗剂中。通过该方法制备的镀铬层易脱落，易失去防护效果。在公开号为CN106282913的专利技术专利申请中，公开了一种提高4Cr14Ni14W2Mo合金的局部耐腐蚀、耐磨损、耐高温性能的铬涂层制备。该方法中所涉及到的铬涂层，其制备工艺采用料浆渗的方法制备，其过程是把涂覆干燥好的工件在真空罐中在保护气氛的保护下对零件进行渗铬。但此制备过程复杂、工艺流程所用时间长、成本高、使用有局限性、不能应用于民用产品，温度高对基体损伤大。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种渗Cr涂层及其制备工艺，使得工件上的渗Cr涂层具有良好的耐磨性、抗咬合性和抗剥落性能。为了实现上述目的，本专利技术的第一方面提供一种渗剂料浆，该渗剂料浆包括：金属粉末渗剂和粘结剂；以所述金属粉末渗剂的总重量计，所述金属粉末渗剂包括：铬粉10-40wt％、氯化铵3-5wt％、其余为高岭土粉末；以所述粘结剂的总重量计，所述粘结剂包括：聚乙烯醇20-40wt％、白乳胶10-20wt％、硬脂酸钠10-20wt％、其余为滑石粉。本专利技术的第二方面提供一种上述渗剂料浆的制备方法，该制备方法包括：将铬粉、氯化铵和高岭土粉末混合研磨均匀，得到金属粉末渗剂；将聚乙烯醇、白乳胶、硬脂酸钠和滑石粉混合均匀，得到粘接剂；将所述金属粉末渗剂和粘结剂混合均匀，得到渗剂料浆。本专利技术的第三方面提供一种渗Cr涂层，该渗Cr涂层包括由Cr元素与碳钢基体中的C元素形成的Cr23C6，以渗Cr涂层的总重量计，其中，Cr元素含量为30-80wt％，C元素含量为0.2-3.0wt％，所述渗Cr涂层的涂层厚度为5-80μm。本专利技术的第四方面提供一种渗Cr涂层的制备方法，该制备方法包括：(1)将上述渗剂料浆均匀涂覆在零件的待渗铬部位；(2)待步骤(1)中的涂覆层干燥后，在保护气体存在下，对零件进行加热和保温。本专利技术的第五方面提供一种上述制备方法制备的渗Cr涂层。本专利技术的第六方面提供一种上述渗剂料浆在制备中碳钢渗Cr涂层中的应用。本专利技术的第七方面提供一种具有上述渗Cr涂层的零件，所述零件的材质为中碳钢。本专利技术的技术方案具有如下优点：(1)本专利技术利用金属高温互扩散原理，在金属零件表面形成具有极高硬度的铁铬碳化物层，这种碳化物的热稳定性很高，并且具有低摩擦因数、良好的耐磨性、抗咬合性以及抗剥落性能；因此，本专利技术的零件表面的渗Cr涂层为金属元素结合，能够确保涂层与基体紧密结合而不易脱落，进而解决了目前镀铬防护镀铬层易脱落的问题；(2)本专利技术的渗铬涂层具有良好的耐磨性和耐腐蚀性，能够提高中碳钢的耐磨耐腐蚀性；(3)本专利技术的渗Cr涂层的制备过程简单、容易操作，所用时间短，所用原材料成本低并且用途广泛，能够用于民用产品生产。本专利技术的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。附图说明通过结合附图对本专利技术示例性实施方式进行更详细的描述，本专利技术的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本专利技术示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。图1示出了根据本专利技术的实施例1制备的渗Cr涂层的金相照片。图2示出了根据本专利技术的实施例2制备的渗Cr涂层的金相照片。图3示出了根据本专利技术的实施例1的渗Cr涂层的材料微区成发元素种类与含量分析图。图4示出了根据本专利技术的实施例2的渗Cr涂层的材料微区成发元素种类与含量分析图。具体实施方式下面将更详细地描述本专利技术的优选实施方式。虽然以下描述了本专利技术的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本专利技术而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本专利技术更加透彻和完整，并且能够将本专利技术的范围完整地传达给本领域的技术人员。本专利技术的第一方面提供一种渗剂料浆，该渗剂料浆包括：金属粉末渗剂和粘结剂；以所述金属粉末渗剂的总重量计，所述金属粉末渗剂包括：铬粉10-40wt％、氯化铵3-5wt％、其余为高岭土粉末；以所述粘结剂的总重量计，所述粘结剂包括：聚乙烯醇20-40wt％、白乳胶10-20wt％、硬脂酸钠10-20wt％、其余为滑石粉。根据本专利技术，优选地，所述金属粉末渗剂和粘结剂的重量比为4-2:1。本专利技术的第二方面提供一种上述渗剂料浆的制备方法，该制备方法包括：将铬粉、氯化铵和高岭土粉末混合研磨均匀，得到金属粉末渗剂；将聚乙烯醇、白乳胶、硬脂酸钠和滑石粉混合均匀，得到粘接剂；将所述金属粉末渗剂和粘结剂混合均匀，得到渗剂料浆。本专利技术的第三方面提供一种渗Cr涂层，该渗Cr涂层包括由Cr元素与碳钢基体中的C元素形成的Cr23C6，以渗Cr涂层的总重量计，其中，Cr元素含量为30-80wt％，C元素含量为0.2-3.0wt％，所述渗Cr涂层的涂层厚度为5-80μm。本专利技术中，渗Cr涂层中未参与形成Cr23C6的Cr元素以游离态存在于涂层中。本专利技术的第四方面提供一种渗Cr涂层的制备方法，该制备方法包括：(1)将上述渗剂料浆均匀涂覆在零件的待渗铬部位；(2)待步骤(1)中的涂覆层干燥后，在保护气体存在下，对零件进行加热和保温。作为优选方案，步骤(1)中，涂覆涂层的厚度为1-5mm。根据本专利技术，优选地，步骤(2)中，所述加热温度为900-1200℃，所述保温时间为1-10h。根据本专利技术，优选地，步骤(2)中，所述保护气体为氩气和/或氢气。本专利技术优选在化学气相沉积炉中对零件进行渗铬，渗铬过程中，保温温度为900-1200℃，保温时间为1-10h，再随炉冷却至300℃以下。作为优选方案，在化学气相沉积炉炉胆中充入保护气氛的过程为：用真空泵抽取空气使炉胆内压力达到负压，再回填保护气体使炉胆中的压力达到标准大气压；重复前述过程2次。重复前述过程多次是为了使炉胆内的空气能够清理干净，营造充分的保护气氛。本专利技术的第五方面提供一种上述制备方法制备的渗Cr涂层。本专利技术利用金属高温互扩散原理，渗铬过程属于反应扩散，在反应扩散过程中，活性强碳化物形成元素的原子Cr渗入到钢铁表面，与此同时，钢铁基体中的碳向外扩散并与之反应，使零件表面饱含铬而形成极高硬度的铁铬碳化物层，这种碳化物的热稳定性很高，并且具有低摩擦因数、良好的耐磨性、抗咬合性以及抗剥落性能；因此本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种渗剂料浆，其特征在于，该渗剂料浆包括：金属粉末渗剂和粘结剂；以所述金属粉末渗剂的总重量计，所述金属粉末渗剂包括：铬粉10‑40wt％、氯化铵3‑5wt％、其余为高岭土粉末；以所述粘结剂的总重量计，所述粘结剂包括：聚乙烯醇20‑40wt％、白乳胶10‑20wt％、硬脂酸钠10‑20wt％、其余为滑石粉。

【技术特征摘要】
1.一种渗剂料浆，其特征在于，该渗剂料浆包括：金属粉末渗剂和粘结剂；以所述金属粉末渗剂的总重量计，所述金属粉末渗剂包括：铬粉10-40wt％、氯化铵3-5wt％、其余为高岭土粉末；以所述粘结剂的总重量计，所述粘结剂包括：聚乙烯醇20-40wt％、白乳胶10-20wt％、硬脂酸钠10-20wt％、其余为滑石粉。2.根据权利要求1所述的渗剂料浆，其中，所述金属粉末渗剂和粘结剂的重量比为4-2:1。3.权利要求1或2所述的渗剂料浆的制备方法，其特征在于，该制备方法包括：将铬粉、氯化铵和高岭土粉末混合研磨均匀，得到金属粉末渗剂；将聚乙烯醇、白乳胶、硬脂酸钠和滑石粉混合均匀，得到粘接剂；将所述金属粉末渗剂和粘结剂混合均匀，得到渗剂料浆。4.一种渗Cr涂层，其特征在于，该渗Cr涂层包括由Cr元素与碳钢基体中的C元素形成的Cr23C6，以渗...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊海亮，王枢雨，吴强，
申请(专利权)人：沈阳梅特科航空科技有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21