金属钛表面熔盐电解渗硼用渗硼剂及渗硼工艺.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102181821A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102181821A(43)申请公布日2011.09.14(21)申请号201110095399.2(22)申请日2011.04.15(71)申请人广西师范大学地址541004广西壮族自治区桂林市育才路15号(72)发明人黄有国任孟德李庆余王红强(74)专利代理机构桂林市持衡专利商标事务所有限公司45107代理人唐智芳(51)Int.Cl.C23C8/42(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图5页(54)发明名称金属钛表面熔盐电解渗硼用渗硼剂及渗硼工艺(57)摘要本发明公开了一种金属钛表面熔盐电解渗硼用渗硼剂及渗硼工艺。所述渗硼剂按质量百分比计，由Na2B4O780～90％、Na2CO35～10％和B4C5～10％组成。所述的渗硼工艺，包括：1)配制渗硼剂；2)金属钛表面预处理；3)渗硼处理：将渗硼剂装入石墨坩埚并置于电阻炉中，金属钛板接阴极，石墨坩锅接阳极，通以直流电，电流密度控制在150～200A/m2；待渗硼剂熔化，将钛板带电浸入渗硼剂熔体，升温至800～880℃，保温1～3h，将钛板从渗硼剂熔体中取出，随炉冷却。本发明所述渗硼剂具有高温流动性好、导电性好、可循环使用周期长的特点；所述渗硼工艺能耗低、操作的时间短，渗硼剂损失少，适合工业应用。CN1028ACCNN110218182102181825A权利要求书1/1页1.金属钛表面熔盐电解渗硼用渗硼剂，按质量百分比计，由以下组分组成：Na2B4O780～90％；Na2CO35～10％；B4C5～10％。2.金属钛表面熔盐电解渗硼工艺，其特征在于包括以下步骤：1)配制渗硼剂：按权利要求1所述配比配制渗硼剂，混匀，烘干备用；2)金属钛表面预处理；3)渗硼处理：将渗硼剂装入石墨坩埚并将石墨坩埚置于电阻炉中，金属钛板接阴极，石墨坩锅接阳极，通以直流电，电流密度控制在150～200A/m2；待渗硼剂熔化，将钛板带电浸入渗硼剂熔体，升温至800～880℃，保温1～3h，将钛板从渗硼剂熔体中取出，随炉冷却。3.根据权利要求2所述的金属钛表面熔盐电解渗硼工艺，其特征在于：步骤1)中，烘干的温度为120～160℃。4.根据权利要求2所述的金属钛表面熔盐电解渗硼工艺，其特征在于：步骤2)中，金属钛表面预处理包括除油处理和浸浊处理。5.根据权利要求4所述的金属钛表面熔盐电解渗硼工艺，其特征在于：进行除油处理的除油液为氢氧化钠、碳酸钠、磷酸和硅酸钠溶于水中得到的水溶液，它们的浓度分别为氢氧化钠10～15g/L，碳酸钠22～7g/L，磷酸55～65g/L，硅酸钠6～10g/L。6.根据权利要求4所述的金属钛表面熔盐电解渗硼工艺，其特征在于：进行浸浊处理的浸浊液由2.0％氢氟酸溶液和20％硝酸溶液按1∶1混合组成。7.根据权利要求2所述的金属钛表面熔盐电解渗硼工艺，其特征在于：步骤3)中，钛板浸入渗硼剂熔体液面以下1～2cm。8.根据权利要求2所述的金属钛表面熔盐电解渗硼工艺，其特征在于：步骤3)中，升温至840～880℃，保温1～2h。2CCNN110218182102181825A说明书1/4页金属钛表面熔盐电解渗硼用渗硼剂及渗硼工艺技术领域[0001]本发明涉及金属表面处理技术领域，具体涉及金属钛表面熔盐电解渗硼用渗硼剂及渗硼工艺。背景技术[0002]在机械工业中，工件因为腐蚀、加热时氧化烧损以及磨损失效等原因，金属的消耗和浪费数量惊人，为了减少机械零件的腐蚀与磨损，人们采用了各种表面防腐和硬化措施，渗硼是其中一种非常有效地表面硬化锌工艺。金属材料渗硼后，可以大幅度提高耐磨性、耐蚀性、红硬性以及抗高温氧化的能力；此外，渗硼工艺简单，对集体材料要求不高，因此近一二十年来，国内外广泛开展了对渗硼工艺，渗硼层性能，渗硼的应用和渗硼机理等方面的研究，并取得了显著的成果。[0003]电解渗硼法自1934年问世以来发展迅速，多用于工模具和耐磨耐蚀工件，它是在渗硼浴中，以工件为阴极，以耐热钢或不锈钢坩埚为阳极，通以直流电进行渗硼处理的一种方法。目前，金属钛的表面渗硼工艺还很少采用高温熔盐电解的方法，国内普遍采用膏剂，固体粉末渗硼，离子溅射渗硼，气体渗硼等，以上工艺基本都存在操作温度高，渗硼层不均匀，渗硼设备要求高，渗硼剂循环使用周期短，能耗较大等缺陷。而传统金属电解渗硼的操作温度偏高，渗剂损失严重，周期使用短，电解的电流密度大，能耗高，渗硼层较薄，脆且结合力不够理想。此外，传统渗硼剂多含氟化物，对钛基体及渗硼设备的腐蚀性大，寻找低能耗，效果佳的渗硼工艺仍然是国内外业界的研究重点。发明内容[0004]本发明要解决的技术问题是提供一种金属钛表面熔盐电解渗硼用渗硼剂及渗硼工艺。所述的渗硼剂具有高温流