一种薄壁钛产品表面局部强化用渗剂及其强化工艺制造技术

本发明专利技术属于表面处理技术领域，公开了一种薄壁钛产品表面局部强化用渗剂及其强化工艺。其中，按重量百分比计，渗剂包括如下组分：镍粉55～60wt％、铬粉10～20wt％，松香10～15wt％，粘结剂10～20wt％。强化工艺为：将渗剂均匀涂抹在工件带强化位置，干燥后放入真空炉，在高温条件下热扩散处理，实现镍元素和铬元素的固溶强化。本发明专利技术方法可对钛合金部件的局部或指定部位进行渗镍、渗铬处理，工艺简单，渗层质量可控性强，大大降低了传统工艺对薄壁钛产品尺寸的影响；解决了普通钛材料与瓷器发生摩擦时，留下深色擦痕等问题，满足日产使用需求。满足日产使用需求。

【技术实现步骤摘要】
一种薄壁钛产品表面局部强化用渗剂及其强化工艺


[0001]本专利技术属于表面处理
，涉及一种钛及钛合金的表面改性强化工艺，尤其涉及一种薄壁钛产品表面局部强化用渗剂及其强化工艺。

技术介绍

[0002]钛及钛合金具密度低、耐蚀性好、比强度高等优点，在航空航天、化工、生物医学等领域得到广泛的应用。然而钛及钛合金表面硬度低、摩擦系数高，抗摩擦和磨损性能差，特别是对微动磨损十分敏感；在摩擦作用下，机械零件容易发热胶着、咬死和高温氧化，导致塑性和强度下降，严重限制了其应用范围。特别是在日用薄壁制品方面，由于钛的强度低、易粘附的特点，在实际使用中，当与瓷器日用产品接触摩擦、剐蹭，极易在瓷器表面留下深色擦痕(钛的粘附物)，且无法清洗，严重影响了钛制品在日用产品中的应用。
[0003]现有的表面局部强化技术，如激光熔覆，仅适合于普通的厚壁工业产品。最近几年出现的钛合金表面渗氧技术能有效的提高钛合金的表面强度，扩大其应用范围。OD
‑
TO是最常用的渗氧技术，该技术是在TO技术的基础上发展起来的：首先将钛合金在空气中进行高温热氧化获得氧化膜，随后在真空中进行热扩散处理，获得渗氧层。该技术需要在真空条件进行，而且两次高温处理，工艺相对复杂，成本较高。在此基础上形成的中国专利技术专利CN1363713A，存在氧化膜开裂(易造成渗氧不均)、渗层浅、需辅助机械处理等不足；而且热氧化不能进行局部处理，不能实现局部强化。
[0004]俄罗斯在解决了钛合金衬巷、销子、销轴等航空航天件耐磨性差的问题时采用了包埋渗氧法：将钛合金零件埋在砂箱或石墨箱中，以阻碍空气中的氧在加热过程中到达零件表面，并能排除疏松氧化皮的形成，获得较好的渗氧层。这种方法需要包埋剂及相应的密封箱体，不但增加了成本，也限制了工艺的应用范围。在此基础上形成的中国专利CN1632158A，虽然增加了渗层深度，但需要采用高温合金制造的专门密封扩散设备，成本高、技术难度大；同样，该方法不适合用于薄壁产品的局部强化。
[0005]另外，与其他表面处理工艺相同，渗氧技术在提高零部件耐磨、减磨性能的同时不可避免的降低了零部件的力学性能(特别是塑性、疲劳性能等)。然而，钛合金零部件在实际的使用过程中，只要求提高局部的耐磨、减磨性能。因此，实现对钛合金部件局部渗氧强化对保持钛合金部件力学性能的同时提高其耐磨、减磨性能有特别的意义。上述的钛合金表面渗氧方法均针对钛合金部件整体处理，不能对钛合金部件的局部或指定部位进行强化处理。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是针对现有钛产品，特别是薄壁钛日用品表面强度差(硬度低)，与瓷器接触摩擦、剐蹭易形成深色擦痕，破坏瓷器的美观，且不可清洗使用的难题；以及针对常规渗氧、渗碳技术存在工艺复杂、不能实现局部强化等的不足，提供一种适合处理日用薄壁钛产品的表面强化渗剂及其用于产品表面局部强化的使用方法。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]本专利技术的第一个方面是提供一种薄壁钛产品表面局部强化用渗剂，按重量百分比计，包括如下组分：镍粉55～60wt％、铬粉10～20wt％，松香10～15wt％，粘结剂10～20wt％。
[0009]优选地，所述镍粉和所述铬粉的粒度为100～400目。
[0010]优选地，所述松香选自KE
‑
604松香、全氢化松香、冰白松香中的一种或两种组合物。
[0011]优选地，所述粘结剂选自异丙醇、正丁醇、松油醇中的一种或几种的混合物。
[0012]本专利技术的第二个方面是提供一种薄壁钛制品表面局部强化工艺，包括如下步骤：
[0013]步骤1)配制如所述的薄壁钛产品表面局部强化用渗剂；
[0014]步骤2)将步骤1)配制的强化渗剂均匀涂覆在工件表面待处理位置，并干燥；
[0015]步骤3)将经步骤2)干燥处理后的工件放入真空炉内，进行真空热扩散处理，并冷却；
[0016]步骤4)对经工件表面经步骤3)扩散强化处理的位置进行打磨处理，抛去表面残留的强化渗剂；
[0017]步骤5)对经步骤4)打磨处理后的工件表面整体进行抛光处理，使强化位置和未强化位置外观趋于一致。
[0018]优选地，步骤1)中渗剂的配制，采用磁力搅拌或球磨的方式进行混料配制，具体物料剂比例按照上述一种日用薄壁钛制品表面强化用渗剂。
[0019]优选地，步骤2)中所述工件表面的涂覆层的厚度为0.1～0.8mm。
[0020]优选地，步骤3)中所述真空热扩散处理的工艺为：升温速率10～20℃/min，在400～600℃除胶30～60min，在900～1000℃扩散渗60～180min。
[0021]优选地，步骤4)中所述打磨处理的打磨耗材为P7～P9、150～320目尼龙轮。
[0022]本专利技术的第三个方面是提供一种钛或钛合金保温杯，其采用钛或钛合金材质加工而成，所述钛或钛合金材质采用如所述表面局部强化工艺处理而得
[0023]本专利技术采用上述技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：
[0024]本专利技术提供的强化渗剂及其强化工艺可对钛合金部件的局部或指定部位进行渗镍、渗铬处理，大大降低了传统工艺对薄壁钛产品尺寸的影响；且其强化工艺简单，渗层质量可控性强，产品强化位置表面最高硬度可达830～960Hv，与瓷器发生摩擦时，不会留下深色擦痕，满足日产使用需求。
具体实施方式
[0025]下面通过具体实施例对本专利技术进行详细和具体的介绍，以使更好的理解本专利技术，但是下述实施例并不限制本专利技术范围。
[0026]为了获得准确的试验数据和对比结果，以下具体实施例均采用100
×
100
×
1mm的TA1冷轧退火态板材作为共计进行试验；强化部分为单面50
×
100mm(沿中线分割，涂覆渗剂)区域。
[0027]实施例1
[0028]步骤1)渗剂配制：采用球磨混料机，将200目的镍粉、200目铬粉、KE
‑
604松香、异丙
醇，按照质量比55:10:15:20比例混合均匀；
[0029]步骤2)将渗剂均匀涂覆在工件表面待处理位置，厚度0.1mm，并干燥；
[0030]步骤3)将经过步骤2)处理的工件放入真空炉内，按照15℃/min升温至600℃、保温30min，再按照10℃/min升温至950℃、保温100min，炉冷；
[0031]步骤4)采用P7、150目尼龙打磨工件表面，去除残留的强化渗剂；
[0032]步骤5)依次采用麻轮、布轮，对工件表面进行抛光处理，使强化位置和未强化位置外观趋于一致，并测试不同区域的硬度。
[0033]实施例2
[0034]步骤1)渗剂配制：采用球磨混料机，将200目的镍粉、200目铬粉、KE
‑
604松香、异丙醇，按照质量比60:10:15:15比例混合均匀；
[0035]步骤2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种薄壁钛产品表面局部强化用渗剂，其特征在于，按重量百分比计，包括如下组分：镍粉55～60wt％、铬粉10～20wt％，松香10～15wt％，粘结剂10～20wt％。2.根据权利要求1所述的薄壁钛产品表面局部强化用渗剂，其特征在于，所述镍粉和所述铬粉的粒度为100～400目。3.根据权利要求1所述的薄壁钛产品表面局部强化用渗剂，其特征在于，所述松香选自KE
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604松香、全氢化松香、冰白松香中的一种或两种组合物。4.根据权利要求1所述的薄壁钛产品表面局部强化用渗剂，其特征在于，所述粘结剂选自异丙醇、正丁醇、松油醇中的一种或几种的混合物。5.一种薄壁钛制品表面局部强化工艺，其特征在于，包括如下步骤：步骤1)配制如权利要求1至4任一项所述的薄壁钛产品表面局部强化用渗剂；步骤2)将步骤1)配制的强化渗剂均匀涂覆在工件表面待处理位置，并干燥；步骤3)将经步骤2)干燥处理后的工件放入真空炉内，进行真空热扩散处理，并冷却；步骤4)对经工件表面经步骤3)扩散强化处理的...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱小东，陈金国，吴愈君，
申请(专利权)人：希诺股份有限公司，
类型：发明
国别省市：