一种高效制备钛硼层状复合材料的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110106465A(43)申请公布日2019.08.09(21)申请号201910322578.1(22)申请日2019.04.22(71)申请人昆明理工大学地址650093云南省昆明市五华区学府路253号(72)发明人段永华李平(51)Int.Cl.C23C8/68(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图7页(54)发明名称一种高效制备钛硼层状复合材料的方法(57)摘要本发明涉及一种高效制备钛硼层状复合材料的方法，属于钛硼层状复合材料技术领域。本发明在渗箱内壁设置相对的平行电极，平行电极外接交流电源；在渗箱内加入渗硼剂，再将预处理的钛或钛合金放置在平行电极之间且与电极平行，然后匀速加热至温度为600~900℃，通入交流电进行恒温渗硼处理5~20h，取出冷却至室温，再置于温度为90~100℃的热水中煮3~5min去除表面残留的渗硼剂和杂质即得钛硼层状复合材料。本发明方法与传统粉末法渗硼相比，在采用相同渗硼剂的条件下，获得同等渗硼层厚度所需的时间和温度都大幅降低，渗硼速率提高1~3倍，既可减少能耗和降低生产成本，又能有效地提升渗硼剂的利用率。CN110106465ACN110106465A权利要求书1/1页1.一种高效制备钛硼层状复合材料的方法，其特征在于，具体步骤如下：（1）在渗箱内壁设置相对的平行电极，平行电极外接交流电源；（2）在渗箱内加入渗硼剂，再将预处理的钛或钛合金放置在步骤（1）的平行电极之间且与电极平行，然后匀速加热至温度为600~900℃，通入交流电进行恒温渗硼处理5~20h，取出冷却至室温，再置于温度为90~100℃的热水中煮3~5min即得钛硼层状复合材料。2.根据权利要求1所述高效制备钛硼层状复合材料的方法，其特征在于：交流电源为0~220V。3.根据权利要求1所述高效制备钛硼层状复合材料的方法，其特征在于：步骤（2）中渗硼剂包括供硼剂、还原剂和活化剂。4.根据权利要求3所述高效制备钛硼层状复合材料的方法，其特征在于：以质量分数计，渗硼剂中供硼剂占70~80%、还原剂占8~12%，其余为活化剂。5.根据权利要求3或4所述高效制备钛硼层状复合材料的方法，其特征在于：供硼剂为碳化硼和无水硼砂，碳化硼和无水硼砂的质量比为1:(6.5~7.5)。6.根据权利要求3或4所述高效制备钛硼层状复合材料的方法，其特征在于：还原剂为铝粉。7.根据权利要求3或4所述高效制备钛硼层状复合材料的方法，其特征在于：活化剂为氯化钠。2CN110106465A说明书1/4页一种高效制备钛硼层状复合材料的方法技术领域[0001]本发明涉及一种高效制备钛硼层状复合材料的方法，属于钛硼层状复合材料技术领域。背景技术[0002]固体粉末法渗硼（简称粉末法渗硼）将硼元素渗入金属材料表层，形成具有很高硬度和耐磨性及一定的抗高温氧化能力和抗腐蚀能力的渗硼层，从而能够提高许多在摩擦、磨损及高温氧化环境下使用的金属零部件的使用寿命，是目前应用最广泛的一种渗硼方法。[0003]目前的固体粉末法渗硼中的活性硼原子的产生是由高温作用下渗硼剂发生热分解、相互反应而来，其浓度随渗硼温度的升高而增大。采用传统的粉末法渗硼，为获得更厚的渗硼层，需要采用高温和延长时间保温的方法，这种方法存在耗时长、能耗高等不足之处。[0004]另外，活性硼原子浓度随渗硼剂中供硼剂含量、催渗剂含量的增加而增大。所以为了获得更厚的渗硼层，会选用高比例的供硼剂、添加催渗剂的措施，但在渗硼过程中，仅有部分被利用。因此，传统粉末法渗硼还存在渗硼剂利用率低的缺点。发明内容[0005]本发明针对现有技术存在的问题，提供一种高效制备钛硼层状复合材料的方法，本发明通过在纯钛及钛合金粉末法渗硼过程中引入交流电场，交流电流流经具有电阻的渗硼剂时会发热，使得渗硼剂温度升高，促进渗硼剂之间的化学反应，释放更多的活性硼原子或含硼原子基团，从而提高渗箱内的硼势，大幅度提升渗硼剂的利用率；交流电场的热作用提供额外的能量，能够加速渗硼剂中各种粒子（活性硼原子和含硼原子基团）的无规则运动，加大扩散速度，同时交流电场的电磁作用会促进纯钛及钛合金内空位的形成，为活性硼原子和含硼原子基团的扩散提供了更多的通道，从而促进渗硼层的形成，达到节省渗硼时间和降低能耗的效果。[0006]一种高效制备钛硼层状复合材料的方法，具体步骤如下：（1）在渗箱内壁设置相对的平行电极，平行电极外接交流电源；（2）在渗箱内加入渗硼剂，再将预处理的钛或钛合金放置在步骤（1）的平行电极之间且与电极平行，然后匀速加热至温度为600~900℃，通入交流电进行恒温渗硼处理5~20h，取出冷却至室温，再置于温度为90~100℃的热水中煮3~5min去除表面残留的渗硼剂和杂质即得钛