[發(fā)明專利]鋁青銅滴注式滲硼工藝

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110253509.3
• 申請日: 2011-08-31
• 公開（公告）號: CN102277553A
• 公開（公告）日: 2011-12-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 紀(jì)嘉明;魯遠(yuǎn)勇;吳晶
• 申請（專利權(quán)）人: 鎮(zhèn)江匯通金屬成型有限公司;江蘇大學(xué)
• 主分類號: C23C8/08
• 分類號: C23C8/08
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種銅合金的化學(xué)熱處理工藝，尤其涉及一種鋁青銅的滴注式氣體滲硼工藝，屬于金屬材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

鋁青銅具有優(yōu)良的力學(xué)、抗蝕與耐磨性能，是綜合性能優(yōu)越的工程結(jié)構(gòu)材料，因而在民用、軍用工業(yè)中占有重要地位，被廣泛應(yīng)用于機械、飛機和汽車制造業(yè)、船舶和海洋工業(yè)、家電、冶金、采礦、石化工業(yè)、鐵道和機車工程以及建筑工業(yè)等高應(yīng)力條件下工作。但隨著工業(yè)發(fā)展，對鋁青銅材料的性能提出了更高的要求，例如更高的耐磨性和高溫抗氧化性。

對鋁青銅表面滲硼可以同時提高鋁青銅的耐磨性和高溫抗氧化性。

鋁青銅滲硼不同于鋼鐵滲硼，鋼鐵滲硼形成基體金屬的單相硼化物層Fe2B或雙相單相硼化物層FeB+Fe₂B，從而提高金屬的硬度和耐磨性。在鋁青銅滲硼過程中，硼原子不是與基體金屬銅形成連續(xù)的硼化物層，而是與固溶在基體中的合金元素如Ni、Mn、Fe等形成硼化物，彌散分布的硼化物使鋁青銅表面硬度明顯提高。

由于鋁青銅與鋼相比，熔點較低，應(yīng)相應(yīng)采用較低滲硼溫度。

鋁青銅滲硼方法不多，且都還未投入實際應(yīng)用，主要有固體滲硼和膏劑法滲硼。

固體滲硼將粉末(粒狀)滲硼劑裝入耐熱鋼制的箱子中，并將鋼件埋入其中，而后在空氣、真空或保護(hù)氣氛(H₂或Ar氣)爐中加熱，保溫滲硼。固體滲硼處理具有不需專門設(shè)備，操作方便，滲后容易清理，便于推廣等優(yōu)點；但固體滲硼的勞動強度大，工作條件差，滲劑成本也高，對工件處理時，滲劑必須填滿滲箱，用量大浪費嚴(yán)重，另外粉末介質(zhì)熱導(dǎo)性差，加熱時間長、耗能高，功效低，對大型件的處理頗感困難，滲后工件不易取出。

膏劑法滲硼是固體粉末滲硼的新發(fā)展，先將粉末滲硼劑加上粘接劑制成膏劑，然后將膏劑涂在需要滲硼的工件表面，再加熱擴散。這種滲硼方法盡管減少了滲劑的浪費和縮短了加熱時間，但依然存在勞動強度大，工作條件差，滲劑成本也高，難以對大型件進(jìn)行滲硼處理等缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種滲硼效果好、滲層深度及滲層含硼量可控且勞動強度低、適應(yīng)性廣、操作方便、生產(chǎn)成本低的鋁青銅滲硼工藝。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：

一種鋁青銅滴注式滲硼工藝，包括以下步驟：

1)滲硼準(zhǔn)備

采用普通滴注式氣體滲碳爐，將制備好的滲硼劑和甲醇分別放入兩個容器內(nèi)，對氣體滲碳爐加溫，當(dāng)爐內(nèi)溫度升至740-760℃時，開始向氣體滲碳爐內(nèi)滴注甲醇及滲硼劑，排除爐內(nèi)原有氣體，并繼續(xù)升高爐內(nèi)溫度；

2)工件裝爐

當(dāng)爐內(nèi)溫度升至840-880℃的滲硼溫度時，將待滲硼處理的工件裝入氣體滲碳爐內(nèi)，裝爐完畢繼續(xù)升高爐內(nèi)溫度，同時繼續(xù)滴注甲醇和滲硼劑；

3)工件滲硼

當(dāng)爐內(nèi)溫度再次升至840-880℃的滲硼溫度時，工件表面開始滲硼，根據(jù)工件表面所需滲層厚度不同，保持840-880℃的滲硼溫度3-8小時，在此過程不斷滴注滲硼劑，使工件表層形成所需的滲硼層。

前述的鋁青銅滴注式滲硼工藝，其中所述滲硼劑由硼酸三甲酯、還原劑和稀釋劑制備而成。

前述的鋁青銅滴注式滲硼工藝，其中所述還原劑是氯化稀土，所述滲硼劑中氯化稀土與硼酸三甲酯的重量比為1∶20-1∶30。

前述的鋁青銅滴注式滲硼工藝，其中所述稀釋劑為甲醇，所述滲硼劑中甲醇與硼酸三甲酯的體積比為1∶1-1∶1.5。

本發(fā)明的有益效果如下：

1)滲硼效果好，滲層深度及滲層含硼量均可控；

2)滲硼后工件無需清理，勞動強度低，生產(chǎn)效率高；

3)常用氣體滲碳爐即能滿足要求，操作方便，可以處理形狀和尺寸各異的工件，適應(yīng)性強、生產(chǎn)成本低；

4)工件硬度明顯提高。

本發(fā)明的優(yōu)點和特點，將通過下面優(yōu)選實施例的非限制性說明進(jìn)解釋，這些實施例是僅作為例子給出的。

具體實施方式

以下為本發(fā)明的三個實施例，本發(fā)明不限于以下三個實施例。

鋁青銅成分為：鋁8.5-10.5％，鎳1.0-3.0％，鐵3.0-5.0％，錳1.0-3.0％，余為銅。材料熔化澆注后經(jīng)800℃加熱并保溫10h，緩冷至550℃出爐空冷。

以下三個實施例中都以35kW普通滴注式氣體滲碳爐為例，給出滲硼劑、甲醇的滴量等工藝參數(shù)。其它類型的滴注式氣體滲碳爐可根據(jù)爐膛容積不同進(jìn)行調(diào)整。

鋁青銅滲硼過程如下：

1)滲硼準(zhǔn)備