一种化学热处理用有机稀土催渗剂制造技术

本发明专利技术涉及一种化学热处理用有机稀土催渗剂，本发明专利技术提供一种用于金属制品的表面化学热处理催渗剂，它具有活性高、裂解温度低、配方简单、不堵塞管道等优点。本发明专利技术的催渗剂通过茂稀土和茂铁的协同作用，不仅可以提高催渗速度和降低催渗温度，而且明显改善渗层脆性、提高渗层的耐磨性、接触疲劳和弯曲疲劳寿命，安全可靠，产品质量稳定；大大降低热处理过程中的能量消耗，提高热处理速度２５％－５０％，能耗降低３０－５５％；采用茂稀土和茂铁的混合物作为催渗剂主成分，其裂解温度较低，可解决热处理过程中堆塞管道的问题；可用于固态催渗和液态催渗领域。

Organic rare-earth penetrating agent for chemical heat treatment

The invention relates to a chemical heat treatment of organic rare-earth energizer, the present invention provides a method for surface chemical heat treatment metal catalyst, which has high activity, low cracking temperature, simple formula, no clogging pipes etc.. Catalyst by the synergistic effect of lanthanocene and ferrocene in the invention, not only can improve the catalytic speed and reduce the infiltration temperature, but also improved the brittleness and improve layer wear resistance and contact fatigue and bending fatigue life, safe and reliable, stable product quality; greatly reduced in the heat treatment process of energy consumption of heat treatment to improve the speed of 25% - 50%, the energy consumption is reduced by 30 to 55%; the mixture of lanthanocene and ferrocene as catalyst component, the pyrolysis temperature is low, stacked pipeline can solve the problem of heat treatment process; can be used for solid catalysis and liquid catalytic field.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种化学热处理用有机稀土催渗剂
技术介绍
金属制品的表面化学热处理是通过热渗透碳氮等元素改变金属材料的表面 相结构，从而改善材料的表面机械性能、抗腐蚀性能，已经成为一些金属材料制 品的必要工序，像汽车底盘、轴承、齿轮、活塞销、链条、履带、工具等等。但 是表面热处理能耗高、工序持续时间长，因此可利用催渗技术加速化学热处理过 程，降低能耗。稀土是一种活性很强的元素，在渗碳过程中使用稀土， 一般认为稀土有四个 方面的作用一是对炉气作用的优化。在还原性气氛中稀土可以有效的加强对渗碳剂的 裂解作用，提高CH4以及CO含量。二是对工件的表面清洁作用。稀土的活性与铁相比要活泼的多，在炉气中 产生的稀土离子可以还原工件表面的氧化铁，产生新生态铁，起到清洁工件表面 的功效。三是增加碳扩散速度。碳在稀土原子的周围容易形成聚集，在一定的条件 下聚集在稀土周围的高碳浓度更容易向内部跃迁扩散，增大碳的扩散速度，使渗 速增加。四是改善表面内氧化，减少非马氏体组织。当然，稀土也被用于其他热处理方面，如渗氮、碳氮共渗或RE、 N、 C、 O、 S和B多元共渗等方面，效果普遍较为明显。八十年代初，哈尔滨工业大学开始研究稀土催渗技术，后来，山东工业大学、 合肥工业大学等许多研究单位都进行过稀土催渗的研究，经生产实践证明，在 化学热处理中引入稀土催渗剂，可以改善金相组织，提高热处理速度，使工件的 机械性能大幅度提高。1985年，哈尔滨工业大学申请的专利(CN85100594)稀土、碳、氮三元共 渗，稀土、碳二元共渗化学渗剂及配方，采用混合氯化稀土溶于甲醇，氯化铵 溶于甲酰胺和尿素使其饱和，两溶液混合即得到，其中两元稀土共渗剂不添加含氮物质。1988年哈尔滨工业大学申请的专利(CN1039069)固液稀土化学热处理催 渗剂及配置方法采用稀土的氯化、氟化、硝酸、碳酸盐类和其他化学试剂制备 的催渗剂。山东工业大学申请的专利(CN1072733A)稀土催渗离子渗氮新技术, 提出采用含La和Ce的混合稀土进行催渗氮的思路。早期，普遍偏重于采用无机稀土化合物作为催渗剂。但无机稀土盐类在使用 过程中有严重堵管道的现象，阻碍了稀土催渗剂在热处理方面的应用。因此，国内还开发了采用有机稀土作为催渗剂的方法，山东工业大学申请的 专利(CN871010329)提出采用稀土有机金属化合物，如羧酸稀土、环烷酸稀土 配制稀土催渗剂。2005年，哈尔滨意锋稀土材料开发有限公司申请的专利有机 稀土化学热处理催渗剂及其应用为解决稀土氯化物在使用中极易发生堵塞滴管 故障的问题，专利技术的有机稀土催渗剂主要组成8~12%稀土元素、5~8%四氯 乙烯、1~ 4°/。茂稀土、异丁酸铵0~30%、异构酸和异构醇余量，可用于配制 渗碳及碳氮共渗催渗剂。或者由下述成分组成8~12%稀土元素、5~8%四氯 乙烯、1~ 4%茂稀土、异丁酸铵20-30%、异构酸和异构醇余量，可用做渗碳、 碳氮共渗、渗氮、氮碳共渗或Re、 N、 C、 0、 S、 B多元共渗。据报道，该催渗 剂可以较好地解决无机催渗剂的堵塞管路问题，但是该稀土催渗剂的组分比较复 杂。目前，无机催渗剂存在活性较低、堵塞管道严重的问题，而有机催渗剂虽然 解决了管道堵塞问题。但是配方复杂、裂解温度较高，活性也较低，加入量多等 问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于金属制品的表面化学热处理催渗剂，具有活性 高、裂解温度低、配方简单、不堵塞管道等优点，可降低热处理温度，加速化学 热处理过程，从而实现节能的目的，并提高表面化学热处理产品的机械性能和整 体合格率，同时拓展稀土在金属材料加工领域的应用范围为达到本专利技术的目的采取了如下技术方案实现本专利技术的化学热处理用有机稀土催渗剂，其成分含有茂稀土和二茂铁。 本专利技术的化学热处理用有机稀土催渗剂中茂稀土和二茂铁的重量比为0.01_ 99.9。本专利技术的化学热处理用有机稀土催渗剂，所述茂稀土中的稀土元素包含La、 Ce、 Pr、 Nd、 Sm、 Eu、 Gd、 Tb、 Dy、 Ho、 Er、 Tm、 Yb、 Lu、 Y和Sc中的一 种或两种以上按照任意比例的混合物，其中优选La、 Ce、 Pr、 Nd、 Sm、 Y中的 一种或两种以上按照任意比例的混合物。本专利技术的化学热处理用有机稀土催渗剂，主要成分为40wt% -85wty。茂稀 土和二茂铁、以及尿素和黄血盐中的至少一种，并采用淀粉和/或糖浆作为粘结 剂制备成固体催渗剂。本专利技术的化学热处理用有机稀土催渗剂，可以为液体，它含有茂稀土和二茂 铁，还含有四氯化碳或四氯化碳和醇类的混合物。本专利技术的液体的有机稀土催渗剂中茂稀土和二茂铁的含量为98wt% -2wt %,四氯化碳或四氯化碳和醇类的混合物含量为2wt% - 98wt%。本专利技术的液体有机稀土催渗剂中醇类为甲醇、乙醇、丁醇、异丁醇、丙醇、 异丙醇中的一种以上，其与四氯化碳的体积比为0.01-100。本专利技术的化学热处理用有机稀土催渗剂剂为液体，含有茂稀土和二茂铁，还 含有羧酸稀土、环烷酸稀土、异丁酸铵、异构酸和异构醇中的一种或两种以上。 其中茂稀土和二茂铁的含量为4wt% - 70wt%。本专利技术的化学热处理用有机稀土催渗剂可用于渗碳、渗氮、碳氮共渗或RE、 N、 C、 O、 S、 B中的至少两种元素的共渗。特别适用于REFe、 REFeB、 REFeN、 RECo和NiH合金的渗碳、渗氮、碳氮共渗或RE、 N、 C、 O、 S、 B中的至少两 种元素的共渗。本专利技术所采用茂稀土和茂铁作为催滲剂的主要成分，配方简单，可以制备成 固体和液体两种形式的催渗剂，应用广泛。 本专利技术具有如下优点1、 通过茂稀土和二茂铁的协同作用，不仅可以提高催渗速度和降低催渗温 度，而且明显改善渗层脆性、提高渗层的耐磨性、接触疲劳和弯曲疲劳寿命，安 全可靠，产品质量稳定；2、 大大降低热处理过程中的能量消耗，提高热处理速度25%-50%，能耗 降低30-55%;3、 适用性强，可用于固态催渗和液态催渗领域；4、 采用有机茂化合物作为催渗剂主成分，其裂解温度较低，可解决热处理 过程中堆塞管道的问题。附图说明图la: —种热处理曲线图图lb:另一种热处理曲线图图la中，l为加热曲线，图lb中，2为加热曲线 具体实施例方式实施例1按照重量百分比甲醇为40wt。/。、四氯化碳为56wt。/。(甲醇与四氯化碳的体 积比为1.43), 二茂铁为0.4 wt%,茂稀土为3.6wty。(茂稀土和二茂铁的含量为 4%,茂稀土和二茂铁的含量比为9),将上述材料混合配制成催渗剂，所述的茂 稀土中稀土元素为混合物，稀土元素配分为98wt。/。的Ce, 2wt。/。的La。将稀土催渗剂溶于煤油和甲醇混合液中，保证稀土含量为1.0%,在炉内 86(TC下采用滴注法催渗方式在工件热处理过程中进行低温渗碳应用，催渗结果 见表2。工件热处理过程条件热处理设备60kw井式渗碳炉；热处理工件齿轮轴，材料为20CrMnTi;渗碳要求渗碳层深0.8—1.3mm;表面硬度58—63HRC。实施例2按照重量百分比甲醇和乙醇1: 1的混合物共为50wt%,四氯化碳为1.0wt %(醇类与四氯化碳的体积比为100)， 二茂铁为0.5wt%，茂稀土为48.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种化学热处理用有机稀土催渗剂，其特征在于，有机稀土催渗剂含有茂稀土和二茂铁。

【技术特征摘要】
1、一种化学热处理用有机稀土催渗剂，其特征在于，有机稀土催渗剂含有茂稀土和二茂铁。2、 根据权利要求1所述的化学热处理用有机稀土催渗剂，其特征在于，有机稀 土催渗剂中茂稀土和二茂铁的重量比为0.01-99.9。3、 根据权利要求1所述的化学热处理用有机稀土催渗剂，其特征在于，茂稀土 中稀土元素包含La、 Ce、 Pr、 Nd、 Sm、 Eu、 Gd、 Tb、 Dy、 Ho、 Er、 Tm、 Yb、 Lu、 Y和Sc中的一种或两种以上按照任意比例的混合物，其中优选La、 Ce、 Sm、 Nd、 Pr、 Y元素中的一种或两种以上按照任意比例的混合物。4、 根据权利要求1或2所述的化学热处理用有机稀土催渗剂，其特征在于，它 含有40wt。/。 - 85wt。/。的茂稀土和二茂铁，以及尿素和黄血盐中的至少一种， 釆用淀粉和/或糖浆作为粘结剂制备成固体催渗剂。5、 根据权利要求l或2所述的化学热处理用有机...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙志奇，黄小卫，李红卫，张顺利，崔大立，韩业斌，彭新林，
申请(专利权)人：北京有色金属研究总院，有研稀土新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]