[發明專利]對金屬表面進行鍍鈦、滲鈦從而形成合金的表面處理工藝

有效

• 申請號: 201310039782.5
• 申請日: 2013-02-01
• 公開（公告）號: CN103060745A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 董震宇;魏鈺;朱廣路
• 申請（專利權）人: 四川恒為制鈦科技有限公司
• 主分類號: C23C10/08
• 分類號: C23C10/08;C23C16/14
• 代理公司: 成都虹橋專利事務所(普通合伙) 51124
• 代理人: 梁鑫

技術領域

本發明涉及一種表面處理工藝，具體涉及一種可提高滲鈦效果的對金屬表面進行鍍鈦、滲鈦從而形成合金的表面處理工藝。

背景技術

根據需要對金屬表面進行防護處理在很多領域廣泛應用。本發明的主要應用之一是在對海綿鈦生產用的新反應器的內表面進行處理。因為用鎂還原真空蒸餾法生產海綿鈦，是將熔融狀態的金屬鎂和液體四氯化鈦在反應器內發生還原反應生成海綿狀的金屬鈦。反應器通常是用鍋爐鋼板（20g）或不銹鋼（1Cr18Ni9Ti）制作，在高溫狀態下，與原料和產品直接接觸的反應器內壁和其它鋼鐵構件中的鐵將以雜質形式轉入產品中，進而影響產品海綿鈦的質量。

對新反應器內壁進行滲鈦處理的研究始于上世紀60年代，其目的就是要給新反應器內壁增加保護層，防止鐵對產品的污染。但以前的方法都是要把鈦粉涂抹在反應器內壁，在隨后的高恒溫過程中靠粘附于器壁的鈦粒與鐵作用完成滲鈦。這種老辦法至今已沿用了半個多世紀，但表面滲鈦處理效果并不理想。用老辦法滲鈦的新反應器生產的產品中鐵含量只能控制在0.1%左右，所以第一爐產品鐵含量在0.15％即為合格。老辦法不僅效果不好，還要消耗大量價值昂貴的鈦粉。同時由于操作過程中的不慎進氣等原因，還極易造成滲鈦處理失敗。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種可提高滲鈦效果的對金屬表面進行鍍鈦、滲鈦從而形成合金的表面處理工藝。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：對金屬表面進行鍍鈦、滲鈦從而形成合金的表面處理工藝，包括如下步驟：

a、向容器內放入金屬鎂、顆粒狀海綿鈦和需要進行表面處理的金屬器件，密閉容器；

b、對容器進行加熱，在140～310℃的溫度條件下進行容器內的脫氣處理；

c、繼續對容器進行加熱，在升溫過程中向容器內通入四氯化鈦，并維持容器內壓力0.02～0.04MPa；當升溫至990～1010℃之間時恒溫9～11小時；

d、從容器內取出金屬器件、冷卻。

其中，所述脫氣處理是指在一定溫度下將密閉容器中的空氣脫除。

其中，上述工藝步驟c中，維持容器內壓力0.02～0.04?MPa采取的措施是向容器內充入氬氣。

其中，上述工藝中，所述海綿鈦的顆粒直徑為3～5mm。

其中，上述工藝步驟c在升溫過程中維持容器內壓力0.03MPa。

其中，上述工藝中步驟c當升溫至1000℃時恒溫10小時。

其中，上述工藝中對容器進行加熱的設備是電爐。

本發明的有益效果是：本發明首先在特定溫度下（140～310℃）進行脫氣處理，然后在升溫過程中控制容器內壓力，為后續的一系列反應提供條件，利用四氯化鈦在適當的溫度壓力條件下與還原劑鎂發生的還原反應、與鈦發生的二次反應及四氯化鈦在被還原過程中生成的低價鈦的歧化反應，在一系列氣相反應的過程中，利用氣相遷移使初生態的原子鈦在欲處理的金屬表面附著形核及晶粒長大，并使鍍膜在溫度升高后完成滲鈦并形成合金；本發明方法立意新穎、簡單并科學合理，鍍鈦、滲鈦、形成合金的效果優越，具有良好的推廣應用價值。

具體實施方式

本發明屬于一種在容器內在適當的溫度壓力條件下，通過加入液態的四氯化鈦和容器內予先放置的固態的金屬鎂、鈦發生一系列化學反應，從而對置于容器內的欲處理的金屬及部分非金屬表面（包括容器內壁）實現鍍鈦、滲鈦的新工藝。

本發明的對金屬表面進行鍍鈦、滲鈦從而形成合金的表面處理工藝，包括如下步驟：

a、向容器內放入金屬鎂、顆粒狀海綿鈦和需要進行表面處理的金屬器件，密閉容器；

b、對容器進行加熱，在140～310℃的溫度條件下進行容器內的脫氣處理；

c、繼續對容器進行加熱，在升溫過程中向容器內通入四氯化鈦，并維持容器內壓力0.02～0.04MPa；當升溫至990～1010℃之間時恒溫9～11小時；

d、從容器內取出金屬器件、冷卻。

本發明實現該過程所需的鈦取自于加入的液態四氯化鈦及小顆粒海綿鈦。其反應機理是利用四氯化鈦在一定條件下和鎂發生還原反應、和鈦發生二次反應，同時，四氯化鈦在被還原過程中生成的低價鈦發生的歧化反應：

TiCl₄+2Mg=Ti+2MgCl₂

3TiCl₄+Ti=4TiCl₃

TiCl₄+Ti=2TiCl₂