一种基于真空热处理的模具靶向表面处理方法和渗硼剂技术

本发明专利技术涉及一种基于真空热处理的对模具型腔进行靶向表面处理的工艺技术(TSS处理)，属于绿色环保型新工艺技术。针对现有模具渗硼生产的缺点，本发明专利技术创新性地采用在模具型腔喷涂渗硼剂和保护层并烘干，然后装入真空高压气淬或真空油淬炉，在模具进行真空淬火处理的加热和保温过程中对模具型腔实施渗硼处理，再对模具进行回火处理，最后清理粘附在模具型腔上的残余渗剂并对模具型腔表面进行抛亮处理。本发明专利技术的靶向渗硼技术能稳定地在模具型腔区域得到渗层为Fe2B的单相组织，使渗硼层具有较好的使用性能。该技术方法具备渗硼工艺流程短、节省渗剂、能实现局部表面强化和节能环保的显著优势，因此尤其适合模具渗硼的大规模生产应用。

A Mould Targeted Surface Treatment Method and Boronizing Agent Based on Vacuum Heat Treatment

The invention relates to a process technology (TSS) based on vacuum heat treatment for target surface treatment of die cavity, which belongs to a new green environmental protection technology. Aiming at the shortcomings of existing die boronizing production, the invention innovatively adopts spraying boronizing agent and protective layer in die cavity and drying, then filling vacuum high pressure gas quenching or vacuum oil quenching furnace, carrying out boronizing treatment on die cavity during the heating and holding process of vacuum quenching treatment, then tempering treatment on die cavity, and finally clearing the residue adhering to die cavity. Penetrating agent and polishing the surface of die cavity. The targeted boronizing technology of the invention can stably obtain the single-phase structure with Fe2B layer in the die cavity area, so that the boronizing layer has better service performance. This technology has the advantages of short process, saving agent, local surface strengthening, energy saving and environmental protection, so it is especially suitable for large-scale production and application of die boronizing.

【技术实现步骤摘要】
一种基于真空热处理的模具靶向表面处理方法和渗硼剂
本专利技术涉及金属加工领域，具体而言，涉及一种基于真空热处理的模具靶向表面处理方法和渗硼剂。
技术介绍
随着工业技术的迅速发展，模具逐渐成为工业制造中的主要成形工具。在模具使用过程中，模具型腔表面容易出现磨损影响寿命。目前的渗硼处理工艺虽然可以提高模具型腔的耐磨损性能，但是需要耗费大量的渗硼剂，且整个工艺过程复杂，需要耗费大量的能源，无法直接实施真空淬火工艺。
技术实现思路
本专利技术提供一种基于真空热处理的模具靶向表面处理方法和渗硼剂。本专利技术提供的基于真空热处理的模具靶向表面处理方法具有工艺简单，节能环保的特点，能够得到高耐磨性的模具，模具型腔内形成渗层为Fe2B的单相组织以提高模具的硬度和耐磨性。本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的。第一方面，本专利技术实施例提供一种渗硼剂，包括B4C20-40wt％，KBF410-30wt％，活性炭2-10wt％，CeO25-15wt％和SiC5-30wt％。第二方面，本专利技术实施例提供一种基于真空热处理的模具靶向表面处理方法，模具包括模具型腔，在模具型腔表面涂覆渗硼膏剂和保护层浆料并烘干，渗硼膏剂包括渗硼剂，渗硼剂包括B4C20-40wt％，KBF410-30wt％，活性炭2-10wt％，CeO25-15wt％和SiC5-30wt％，装入真空高压气淬炉或真空油淬炉，在模具进行真空淬火处理的加热和保温过程中对模具型腔实施渗硼处理，再对模具进行回火处理，最后清理粘附在模具型腔的表面的残余渗硼膏剂并对模具型腔表面进行抛亮处理。本专利技术涉及一种基于真空热处理的对模具型腔进行靶向表面处理的工艺技术(TSS处理)，真空热处理与表面渗硼处理协同进行，在提高了模具型腔表面性能的同时减少了渗硼剂的用量及模具渗硼后重新加热淬火的能耗。本专利技术的这些方面或其他方面在以下实施例的描述中会更加简明易懂。附图说明图1为本专利技术实施例5及实施例6提供的模具真空热处理的工艺曲线图。图2为本专利技术实施例5及实施例6提供的模具渗硼后的XRD图谱。图3为本专利技术实施例5提供的模具渗硼后截面金相图。图4为本专利技术实施例5提供的模具渗硼后截面硬度梯度图。图5为本专利技术实施例5提供的模具渗硼前后磨损率对比图。图6为本专利技术实施例6提供的模具渗硼后截面金相图。图7为本专利技术实施例6提供的模具渗硼后截面硬度梯度图。图8为本专利技术实施例6提供的模具渗硼前后磨损率对比图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件的，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。作为本专利技术的一个方面，本专利技术提供一种渗硼剂。渗硼剂包括B4C20-40wt％，KBF410-30wt％，活性炭2-10wt％，CeO25-15wt％和SiC5-30wt％，例如可以包括：B4C18-40wt％，KBF410-30wt％，活性炭2-10wt％，CeO25-15wt％和SiC5-28wt％。在一些实施方式中，渗硼剂例如可以包括：B4C30wt％，KBF425wt％，活性炭5wt％，CeO210wt％，SiC30wt％；或者，可以包括B4C40wt％，KBF420wt％，活性炭7wt％，CeO213wt％，SiC20wt％；或者为：B4C33wt％，KBF428wt％，活性炭9wt％，CeO215wt％和SiC15wt％，或者为：B4C19wt％，KBF428wt％，活性炭10wt％，CeO215wt％和SiC28wt％。该渗硼剂组合物中，B4C作为硼源提供渗硼处理中所需的活性硼原子。KBF4作为催渗活化剂参与供硼反应，促使活性硼原子的产生，同时自身也产生一定的活性硼原子，不仅提高了渗硼速度，降低渗硼温度，并且还稳定了渗层结构。CeO2作为另外一种活化剂与KBF4协同作用促进渗硼过程的进行。活性炭与SiC作为填充剂调节硼势，增加渗硼剂的松散性。该渗硼剂的组合可以更好地进行渗硼，形成渗层为Fe2B的单相组织，提高模具型腔的硬度和耐磨性。在一些实施方式中，渗硼剂还可以包括Na2B4O720-35wt％和Na3AlF65-15wt％。Na2B4O7可以与B4C共同作为硼源促进渗硼过程的进行。Na3AlF6作为活化剂可以与KBF4，CeO2配合以提高渗速。例如：在一些实施方式中，渗硼剂的组成可以为B4C20wt％，KBF410wt％，活性炭5wt％，CeO210wt％，SiC30wt％，Na2B4O720wt％，Na3AlF65wt％，或B4C25wt％，KBF411wt％，活性炭4wt％，CeO210wt％，SiC6wt％，Na2B4O735wt％，Na3AlF69wt％，或B4C25wt％，KBF415wt％，活性炭7wt％，CeO28wt％，SiC18wt％，Na2B4O721wt％，Na3AlF66wt％，或B4C35wt％，KBF411wt％，活性炭3wt％，CeO28wt％，SiC7wt％，Na2B4O721wt％，Na3AlF615wt％。第二方面，本专利技术提供一种基于真空热处理的模具靶向表面处理方法，包括以下步骤：模具包括模具型腔，在模具型腔表面涂覆渗硼膏剂和保护层浆料并烘干。其中，渗硼膏剂包括渗硼剂和粘结剂，渗硼剂选用上述的渗硼剂，粘结剂可以是松香酒精、羧甲基纤维素及水玻璃中的一种。在一些实施方式中，渗硼剂可以与粘结剂溶液混合后再通过喷涂等方式涂覆于模具型腔的表面。例如，按以下方式在模具型腔表面形成渗硼膏剂层，包括以下步骤：步骤S1：将渗硼膏剂涂覆于模具型腔表面，烘干；重复进行多次步骤S1，至形成的渗硼膏剂层厚度为4-6mm。其中，多次是指至少四次。此方式形成的渗硼膏剂层没有裂纹且渗硼膏剂干燥后里面没有气泡影响渗硼效果，渗硼膏剂层的厚度4-6mm，例如4.5mm，5mm，5.5mm，该厚度范围的渗硼膏剂层在保证达到渗硼效果的同时减少了渗硼剂的用量。模具型腔表面的粗糙度Ra值小于0.8μm，例如小于0.3μm，当模具型腔表面的粗糙度较小时渗硼层与基体结合力更强。本专利技术提供的实施方式中只对模具的型腔区域涂覆渗硼膏剂，渗硼剂用量少，节约了生产成本。其中保护层浆料包括耐火泥和粘结剂，粘结剂可以是松香酒精、羧甲基纤维素及水玻璃中的一种。在一些实施方式中，保护层用料可以与粘结剂溶液混合后再通过喷涂等方式涂覆于渗硼膏剂层的表面。例如，按以下方式在渗硼膏剂层表面形成保护层，包括以下步骤：S2：将所述保护层浆料涂覆于所述渗硼膏剂层表面，烘干；重复进行多次步骤S2，至形成的所述保护层厚度为2-4mm。其中，多次是指至少两次。此方式形成的保护层没有裂纹且保护层里面没有气泡影响保护效果，保护层的厚度2-4mm，例如2.5mm，3.5mm等。保护涂层充分干燥后没有裂纹，并且能完全闭封住渗硼剂层。本专利技术提供的实施方式中，在渗硼剂表面喷涂保护层，以防止渗硼剂在高温挥发泄露到真空淬火炉炉膛而污染真空炉设备。金属热处理是指将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度，并在此温度中保持一定时间后，又在不同的介质中以不同速度冷却，通过改变金属材料表面或内部的显微组织结构来控制其性能的一种工艺，金属热处本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于真空热处理的模具靶向表面处理方法，其特征在于，包括以下步骤：所述模具包括模具型腔，在所述模具型腔的表面涂覆渗硼膏剂和保护层浆料并烘干，所述渗硼膏剂包括渗硼剂，所述渗硼剂包括B4C 20‑40wt％，KBF4 10‑30wt％，活性炭2‑10wt％，CeO2 5‑15wt％和SiC 5‑30wt％；装入真空高压气淬或真空油淬炉，在所述模具进行真空淬火处理的加热和保温过程中对所述模具型腔实施渗硼处理；再对所述模具进行回火处理；最后清理粘附在所述模具型腔的表面的残余所述渗硼膏剂及保护层并对所述模具型腔的表面进行抛亮处理。

【技术特征摘要】
1.一种基于真空热处理的模具靶向表面处理方法，其特征在于，包括以下步骤：所述模具包括模具型腔，在所述模具型腔的表面涂覆渗硼膏剂和保护层浆料并烘干，所述渗硼膏剂包括渗硼剂，所述渗硼剂包括B4C20-40wt％，KBF410-30wt％，活性炭2-10wt％，CeO25-15wt％和SiC5-30wt％；装入真空高压气淬或真空油淬炉，在所述模具进行真空淬火处理的加热和保温过程中对所述模具型腔实施渗硼处理；再对所述模具进行回火处理；最后清理粘附在所述模具型腔的表面的残余所述渗硼膏剂及保护层并对所述模具型腔的表面进行抛亮处理。2.如权利要求1所述的基于真空热处理的模具靶向表面处理方法，其特征在于，所述渗硼膏剂还包括粘结剂，所述渗硼剂还包括Na2B4O720-35wt％和Na3AlF65-15wt％。3.如权利要求1所述的基于真空热处理的模具靶向表面处理方法，其特征在于，在所述模具型腔的表面涂覆所述渗硼膏剂形成渗硼膏剂层，包括：S1：将所述渗硼膏剂涂覆于所述模具型腔的表面，烘干；重复进行多次步骤S1，至形成的所述渗硼膏剂层厚度为4-6mm。4.如权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨浩鹏，苏治光，刘小阳，
申请(专利权)人：杨浩鹏，深圳中望金属科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44