一种金属表面硬化方法技术

本发明专利技术涉及金属表面处理技术领域，具体为一种金属表面硬化方法，用草酸溶液对金属表面进行除锈去油，将金属和渗剂装入石墨模具内，将金属埋入渗剂中，将石墨模具密封并放入电阻炉中加热浸渗，先一段升温至600

【技术实现步骤摘要】
一种金属表面硬化方法


[0001]本专利技术涉及金属表面处理
，具体为一种金属表面硬化方法。

技术介绍

[0002]在金属冶炼过程中常常需要对金属表面进行硬化处理以提高耐磨性、耐蚀性、耐热性和疲劳强度。常用的表面硬化方法有：渗碳淬火、氮化、表面淬火等。渗硼也是一种对各种金属材料很有效的表面强化方法，可大幅提高其表面硬度和耐磨耐蚀性能，目前金属表面渗硼硬化方法可以分为固体法、液体法、气体法、等离子体法、膏剂法等，对于金属材料目前用得最多的方法是固体法(粉末包埋法)，由于硼原子半径远大于碳原子和氮原子，硼的渗入速度也就低于渗碳和渗氮速度，目前固体法渗硼得到的渗层致密度低，孔洞缺陷多，渗层的硬度、耐磨性等性能也难以满足使用需求。

技术实现思路

[0003]专利技术目的：针对上述技术问题，本专利技术提出了一种金属表面硬化方法。
[0004]所采用的技术方案如下：
[0005]一种金属表面硬化方法，包括以下步骤：
[0006]S1：将供硼剂、稀土化合物、填充剂按一定质量比真空封装于密闭罐体中，室温下，置于球磨机上进行球磨混粉，混粉完毕后，向罐体内加入催渗剂，再真空封装，置于球磨机上继续球磨，球磨完毕后，得到渗剂；
[0007]S2：用草酸溶液对金属表面进行除锈去油；
[0008]S3：将金属和渗剂装入石墨模具内，将金属埋入渗剂中，将石墨模具密封并放入电阻炉中加热浸渗，先一段升温至600
‑
620℃，保温1
‑
2h后再二段升温至950
‑
960℃，保温3
‑
5h，炉冷至室温后，再经600
‑
650℃淬火，220
‑
240℃回火处理即可。
[0009]进一步地，所述供硼剂包括硼砂和硼酸。
[0010]进一步地，所述硼砂和硼酸的质量比为8
‑
10：1。
[0011]进一步地，所述稀土化合物包括稀土氧化物、稀土氯化物和稀土铝酸盐。
[0012]进一步地，所述稀土氧化物为氧化镧、氧化铈、氧化镨、氧化钇中的任意一种或多种组合；
[0013]所述稀土氯化物为氯化镧、氯化铈、氯化镨、氯化钇中的任意一种或多种组合；
[0014]所述稀土铝酸盐为镧铝酸盐、钆铝酸盐、钕铝酸盐、钇铝酸盐中的任意一种或多种组合。
[0015]进一步地，所述稀土化合物包括氧化镧、氯化镧和镧铝酸盐，所述氧化镧、氯化镧和镧铝酸盐的质量比为2
‑
4：2
‑
4：1。
[0016]进一步地，所述镧铝酸盐的制备方法如下：
[0017]将硝酸铝、氢氧化钾、水混合均匀后，再将硝酸镧加入，反应3
‑
5h，所得沉淀物滤出，烘干后经900
‑
950℃煅烧8
‑
10h即可。
[0018]进一步地，所述填充剂为碳化硅和石墨。
[0019]进一步地，所述催渗剂为氯化铵和氟化钠。
[0020]进一步地，所述供硼剂、稀土化合物、填充剂、催渗剂的质量比为20
‑
40：5
‑
10：50
‑
60：10
‑
20。
[0021]本专利技术的有益效果：
[0022]本专利技术提供了一种金属表面硬化方法，以硼砂和硼酸为供硼剂，硼势高，渗硼能力强，添加稀土化合物，能提高硼元素的扩散速度和范围，从而提高渗硼层的厚度、提高金属表面硬度以及耐磨性，为了充分发挥供硼剂的效力，尽可能提高渗硼过程中硼的渗入能力和渗入速度，专利技术人添加了由氯化铵和氟化钠组成的催渗剂，氟化钠属于挥发性小的氟化物，可以避免生成含氟有毒气体，在使用氯化铵助渗之后，催渗剂的催渗能力有了很大提高，本专利技术方法处理后的金属表面硬度增加，耐磨性提高，而且通过对比可知，稀土化合物、催渗剂的加入对于增加渗硼层深度，提升硬度、耐磨性起到了积极作用。
附图说明
[0023]图1为本专利技术实施例1中表面硬化处理后的金属显微组织图。
具体实施方式
[0024]实施例中未注明具体条件者，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。
[0025]实施例1：
[0026]一种金属表面硬化方法：
[0027]将硼砂3000g、硼酸300g、氧化镧400g、氯化镧400g、镧铝酸盐100g、碳化硅2000g和石墨3000g真空封装于密闭罐体中，室温下，置于球磨机上进行球磨混粉，球料比50：1，球磨4h混粉完毕后，向罐体内加入氯化铵500g和氟化钠650g作为催渗剂，再真空封装，置于球磨机上继续球磨，球磨8h后，得到渗剂，用10wt％草酸溶液对TC4钛合金表面进行清洗除锈去油，再水洗干燥待用，将TC4钛合金和渗剂装入石墨模具内，将TC4钛合金埋入渗剂中，将石墨模具密封并放入电阻炉中加热浸渗，先以15℃/min的速度升温至620℃，保温2h后再以5℃/min的速度二段升温至950℃，保温4h，炉冷至室温后，再经630℃淬火，240℃回火处理即可。
[0028]其中，镧铝酸盐的制备方法如下：
[0029]将硝酸铝213g、氢氧化钾112g、水2L混合均匀后，再将硝酸镧325g加入，搅拌混合反应5h后，所得沉淀物滤出，烘干后经930℃煅烧10h即可。
[0030]实施例2：
[0031]一种金属表面硬化方法：
[0032]将硼砂3000g、硼酸500g、氧化镧400g、氯化镧400g、镧铝酸盐200g、碳化硅2000g和石墨3000g真空封装于密闭罐体中，室温下，置于球磨机上进行球磨混粉，球料比50：1，球磨4h混粉完毕后，向罐体内加入氯化铵500g和氟化钠650g作为催渗剂，再真空封装，置于球磨机上继续球磨，球磨8h后，得到渗剂，用10wt％草酸溶液对TC4钛合金表面进行清洗除锈去油，再水洗干燥待用，将TC4钛合金和渗剂装入石墨模具内，将TC4钛合金埋入渗剂中，将石
墨模具密封并放入电阻炉中加热浸渗，先以20℃/min的速度升温至620℃，保温2h后再以5℃/min的速度二段升温至960℃，保温5h，炉冷至室温后，再经650℃淬火，240℃回火处理即可。
[0033]其中，镧铝酸盐的制备方法如下：
[0034]将硝酸铝213g、氢氧化钾112g、水2L混合均匀后，再将硝酸镧325g加入，搅拌混合反应5h后，所得沉淀物滤出，烘干后经950℃煅烧10h即可。
[0035]实施例3：
[0036]一种金属表面硬化方法：
[0037]将硼砂3000g、硼酸300g、氧化镧400g、氯化镧400g、镧铝酸盐200g、碳化硅2000g和石墨3000g真空封装于密闭罐体中，室温下，置于球磨机上进行球磨混粉，球料比50：1，球磨4h混粉完毕后，向罐体内加入氯化铵500g和氟化钠650g作为催渗剂，再真空封装本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属表面硬化方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：将供硼剂、稀土化合物、填充剂按一定质量比真空封装于密闭罐体中，室温下，置于球磨机上进行球磨混粉，混粉完毕后，向罐体内加入催渗剂，再真空封装，置于球磨机上继续球磨，球磨完毕后，得到渗剂；S2：用草酸溶液对金属表面进行除锈去油；S3：将金属和渗剂装入石墨模具内，将金属埋入渗剂中，将石墨模具密封并放入电阻炉中加热浸渗，先一段升温至600
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620℃，保温1
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2h后再二段升温至950
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960℃，保温3
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5h，炉冷至室温后，再经600
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650℃淬火，220
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240℃回火处理即可。2.如权利要求1所述的金属表面硬化方法，其特征在于，所述供硼剂包括硼砂和硼酸。3.如权利要求2所述的金属表面硬化方法，其特征在于，所述硼砂和硼酸的质量比为8
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10：1。4.如权利要求1所述的金属表面硬化方法，其特征在于，所述稀土化合物包括稀土氧化物、稀土氯化物和稀土铝酸盐。5.如权利要求4所述的金属表面硬化方法，其特征在于，所述稀土氧化物为氧化镧、氧化铈、氧化镨、氧化钇中...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭宇清，彭智虎，
申请(专利权)人：长沙特耐金属材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：