一种盐浴稀土铬钛共渗剂及其应用工艺制造技术

技术编号:13740323 阅读:136 留言:0更新日期:2016-09-22 17:48
本发明专利技术涉及了一种盐浴稀土铬钛共渗剂,其特征在于按质量百分比计,它包括由二氯化钡43‑49%,氯化钾20‑26%,二氧化钛8‑12%,三氧化二铬1‑3%,铝粉3‑5%,富铈稀土6‑8%,氟化钠6‑10%组成。本发明专利技术获得的覆层硬度极高,具有极低的摩擦系数,同时覆层截面硬度呈现梯度平缓变化,降低了覆层的应力集中,减小了脆裂倾向,提高了覆层抗冲击能力,大幅提高了冷作模具钢或机械零部件的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及化学热处理领域,具体涉及一种盐浴稀土铬钛共渗剂及其应用工艺
技术介绍
工模具或机械零部件在工作过程中的主要失效形式为磨损、腐蚀和断裂。而磨损是其失效的最主要的形式。工模具或机械零部件磨损失效主要发生在表面。所以提高他们的表面性能是提高其寿命的最主要措施。TD(Thermal diffusion)盐浴技术具有设备简单、操作方便、投资少、强化效果明显等特点,被认为是低温工模具或机械零部件理想的表面强化技术。TiC涂层具有极高的硬度和耐磨性,同时具有极低的摩擦系数,它与钢的摩擦系数仅为钢与钢的1/7~1/5。单一盐浴渗钛覆层具有极高的表面硬度,由于钛原子比铁原子尺寸大很多,导致钛原子很难向基体扩散,进而导致覆层厚度薄且与基体硬度差过大,容易导致应力集中,增加覆层脆性,当覆层在受到较大的冲击载荷时会出现崩裂或覆层剥落,降低覆层的使用寿命。单一渗钛覆层无法满足高寿命的要求。单一渗铬覆层硬度不高、耐磨性较低。因此,必须对现有技术进行改进。
技术实现思路
本专利技术的目的在于,针对现有技术的不足,提供一种盐浴稀土铬钛共渗剂及其应用工艺,所形成的覆层厚度大、硬度高,覆层与工件基体硬度呈梯度分布,应力集中降低,使用寿命长。本专利技术为解决上述提出的问题所采用的技术方案为:一种盐浴稀土铬钛共渗剂,其组分以及组分含量按质量百分比计,二氯化钡43-49%,氯化钾20-26%,二氧化钛8-12%,三氧化二铬1-3%,铝粉3-5%,富铈稀土6-8%,氟化钠6-10%组成。所述的盐浴稀土铬钛共渗剂的应用工艺,其特征在于它包括如下步骤:(1)按质量百分比计,称取二氯化钡43-49%,氯化钾20-26%,二氧化钛8-12%,三氧化二铬1-3%,铝粉3-5%,富铈稀土6-8%,氟化钠7-9%,备用;(2)向坩埚内加入二氯化钡和氯化钾,待二氯化钡和氯化钾熔化进行一次升温,再加入混合好的二氧化钛、三氧化二铬和氟化钠;二次升温,再添加用少量用二氯化钡和氯化钾混合好的铝粉和富铈稀土;加入各种试剂的同时,不断进行搅拌。当温度达到试验温度时,保温;(3)将事先预热的工件浸入盐浴中,保温5-7h后,将试样取出来放在淬火油中冷却至50-100℃出油空冷,即可获得具有一定厚度的铬钛共渗梯度覆层的工件。按上述方案,步骤(2)所述的一次升温温度为820-850℃;二次升温温度为900-920℃,试验温度为930-1000℃,保温时间为0.5-1小时。与现有技术相比,本专利技术的有益效果是:1、本专利技术采用较少的三氧化二铬,使铝粉先将三氧化二铬还原,实现渗铬;然后铝粉再将二氧化钛还原,实现渗钛。渗钛的同时,也有部分渗铬。实现同一温度下先渗铬后渗钛,降低了操作复杂程度和处理时间;2、本专利技术采用非真空非保护气氛,降低了设备成本及处理成本;3、碳化钛硬度很高,工件基体的硬度只有700-900HV,当受到较大冲击载荷,覆层容易出现脱落。本专利技术先渗的铬的原子尺寸与铁原子尺寸相近,容易固溶入基体工件,形成互扩散;同时碳化铬的硬度介于碳化钛和基体工件之间,这都使覆层截面硬度呈现梯度平缓变化,降低了覆层的应力集中,减小了脆裂倾向,提高了覆层抗冲击能力;4、铬钛共渗,渗入的铬钛元素会发生相互作用,铬的加入会增加钛的扩散速度和深度,覆层厚度比单一渗层厚;5、碳化钛覆层比其它盐浴处理的碳化物覆层摩擦系数小;6、本专利技术使用于各种冷作模具的强化处理,特别适合于提高较大动载荷的冷作模具的寿命。应用于各种机械零部件的强化处理。附图说明图1为实施例1中所得的铬钛共渗覆层的XRD图谱。图2为实施例1中所得的铬钛共渗覆层截面的扫描电镜显微组织图。图3为实施例1中所得的铬钛共渗覆层的线扫描图。图4为实施例1中所得的铬钛共渗覆层的截面显微硬度图。具体实施方式为了更好地理解本专利技术,下面结合实例进一步阐明本专利技术的内容,但本专利技术不仅局限于下面的实施例。本专利技术所用的化工原料均为工业级产品。物相分析方法:利用X-pert PRO MPD型X射线衍射仪对覆层进行物相分析,得出覆层的相组成及各元素存在状态(如图1所示)。覆层形貌观测方法:用带能谱仪的Philips XL30 TMP型扫描电镜观察覆层的厚度及组织形态(如图2所示)。表面硬度测试方法:用HV-1000B型显微硬度计测试硬度。耐磨性测试方法:采用销盘式磨损实验机进行覆层的磨损实验。实施例1一种盐浴稀土铬钛共渗剂,按质量百分比计,它包括由二氯化钡46%,氯化钾23%,二氧化钛10%,三氧化二铬2%,铝粉4%,富铈稀土7%,氟化钠8%组成。一种盐浴稀土铬钛共渗剂的应用工艺,它包括如下步骤:(1)按重量百分比计,称取二氯化钡46%,氯化钾23%,二氧化钛10%,三氧化二铬2%,铝粉4%,富铈稀土7%,氟化钠8%,备用;(2)按上述配比,向坩埚内加入二氯化钡和氯化钾,待二氯化钡和氯化钾熔化升温至850℃,再加入混合好的二氧化钛、三氧化二铬和氟化钠。当温度升至900℃,再添加用少量用二氯化钡和氯化钾混合好的铝粉和富铈稀土。加入各种试剂的同时,不断进行搅拌。当温度达到试验温度950℃时,保温0.5小时。(3)将事先预热的Cr12MoV钢(工件)浸入盐浴中,保温6h后,将试样取出来放在淬火油中冷却至100℃出油空冷,即可获得具有一定厚度的铬钛共渗梯度覆层的工件。经上述工艺处理后的Cr12MoV钢(工件),具有如下效果:(1)覆层物相组成为Cr23C7、Cr7C3、此外还有少量的TiC和Cr2Ti,铬元素从表面向基体逐渐减少(如图3所示),覆层厚度约为11微米。(2)覆层表面硬度为3065HV0.05,覆层截面硬度呈梯度变化(如图4所示)。(3)覆层的耐磨性是未经处理的Cr12MoV钢的17倍,耐腐蚀性是未经处理的Cr12MoV钢的78倍。实施例2一种盐浴稀土铬钛共渗剂,按质量百分比计,它包括由二氯化钡44%,氯化钾22%,二氧化钛12%,三氧化二铬3%,铝粉5%,富铈稀土8%,氟化钠6%组成。一种盐浴稀土铬钛共渗剂的应用工艺,它包括如下步骤:(1)按重量百分比计,称取二氯化钡44%,氯化钾22%,二氧化钛12%,三氧化二铬3%,铝粉5%,富铈稀土8%,氟化钠6%,备用;(2)按上述配比,向坩埚内加入二氯化钡和氯化钾,待二氯化钡和氯化钾熔化升温至850℃,再加入混合好的二氧化钛、三氧化二铬和氟化钠。当温度升至900℃,再添加用少量用二氯化钡和氯化钾混合好的铝粉和富铈稀土。加入各种试剂的同时,不断进行搅拌。当温度达到试验温度960℃时,保温0.5小时。(3)将事先预热的Cr12钢(工件)浸入盐浴中,保温4h后,将试样取出来放在淬火油中冷却至100℃出油空冷,即可获得具有一定厚度的铬钛共渗梯度覆层的工件。经上述工艺处理后的Cr12钢(工件),具有如下效果:(1)覆层物相组成为Cr23C7、Cr7C3、此外还有少量的TiC和Cr2Ti,铬元素从表面向基体逐渐减少,覆层厚度约为13微米。(2)覆层表面硬度为3100HV0.05,覆层截面硬度呈梯度变化。(3)覆层的耐磨性是未经处理的Cr12MoV钢的18倍,耐腐蚀性是未经处理的Cr12MoV钢的82倍。实施例3一种盐浴稀土铬钛共渗剂,按质量百分比计,它包括由二氯化钡48%,氯化钾24%,二氧化钛8%,三氧化二铬1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种盐浴稀土铬钛共渗剂,其组分以及组分含量按质量百分比计,二氯化钡43‑49%,氯化钾20‑26%,二氧化钛8‑12%,三氧化二铬1‑3%,铝粉3‑5%,富铈稀土6‑8%,氟化钠6‑10%组成。

【技术特征摘要】
1.一种盐浴稀土铬钛共渗剂,其组分以及组分含量按质量百分比计,二氯化钡43-49%,氯化钾20-26%,二氧化钛8-12%,三氧化二铬1-3%,铝粉3-5%,富铈稀土6-8%,氟化钠6-10%组成。2.权利要求1所述的盐浴稀土铬钛共渗剂的应用工艺,其特征在于它包括如下步骤:(1)按质量百分比计,称取二氯化钡43-49%,氯化钾20-26%,二氧化钛8-12%,三氧化二铬1-3%,铝粉3-5%,富铈稀土6-8%,氟化钠7-9%,备用;(2)向坩埚内加入二氯化钡和氯化钾,待二氯化钡和氯化钾熔化进行一次升温,再加入...

【专利技术属性】
技术研发人员:潘成刚冯斯琦刘笃笃程伟伦叶传龙周家林
申请(专利权)人:武汉科技大学
类型:发明
国别省市:湖北;42

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