[發明專利]微弧滲硼催化溶液和微弧滲硼溶液以及微弧滲硼方法

有效

• 申請號: 201410514631.5
• 申請日: 2014-09-29
• 公開（公告）號: CN104233425B
• 公開（公告）日: 2017-01-25
• 發明（設計）人: 蔣永鋒;包曄峰
• 申請（專利權）人: 河海大學常州校區
• 主分類號: C25D11/00
• 分類號: C25D11/00
• 代理公司: 常州市科誼專利代理事務所32225
• 代理人: 孫彬

技術領域

本發明涉及一種微弧滲硼催化溶液和微弧滲硼溶液以及微弧滲硼方法，屬于金屬表面處理技術領域。

背景技術

目前，因低碳鋼表面硬度低、耐磨性差，用于模具、磨損零件受到限制，為了使低碳鋼表面獲得高硬度、高耐磨性，大幅提高上述零部件的使用壽命，甚至用普通低碳鋼代替高合金鋼在上述零部件上的使用，鋼鐵表面微弧滲硼處理可達到上述效果。鋼在溶液中快速微弧滲硼是一種新型的鋼鐵表面改性技術，該技術在特定的電解液中，以被處理鋼鐵為陰極，惰性材料為陽極，陰陽極之間施加一定的電壓，使電解液與鋼鐵界面上產生電弧放電，形成等離子體態的硼活性粒子，這些粒子在電場的作用下快速吸附、滲透到鋼鐵表層，形成硼化物，實現鋼鐵表面的強化或改性。文獻(Kinetics?of?electrochemical?boriding?of?low?carbon?steel,Appl.Surf.Sci.257(2011)6928–6934.)與中國專利申請號為200910232928.1分別披露一種鋼鐵微弧滲硼方法，但兩者滲硼速度低，且滲硼層厚度薄。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是克服現有技術的缺陷，提供一種微弧滲硼催化溶液，它具有提高滲速、加快增加厚度的特點，本發明提高了微弧滲硼的效率，解決了微弧滲硼厚度薄的問題，降低了成本，且該溶液適合幾乎所有的鋼在溶液中微弧滲硼工藝。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案是：一種微弧滲硼催化溶液，它的組份和各組份質量份如下：

鎳化合物或稀土化合物或鈦化合物：25份-40份；

羧基化合物：40份-50份；

水：100份～150份。

進一步，所述的鎳化合物為硫酸鎳或氯化鎳，所述的羧基化合物為檸檬酸或丁二酸。

進一步，所述的稀土化合物為硝酸鈰或硝酸鑭，羧基化合物為檸檬酸或蘋果酸。

進一步，所述的鈦化合物為硫酸鈦或氟硼酸鈦，所述的羧基化合物為檸檬酸或酒石酸。

進一步，所述的水為蒸餾水或去離子水。

本發明還提供了一種使用該微弧滲硼催化溶液的微弧滲硼溶液，它的組份含有微弧滲硼催化溶液、氟硼酸鈉、氫氧化鉀、氯化鉀和去離子水；其中，在1L的去離子水中具有30g～40g的氟硼酸鈉、15g～25g的氫氧化鉀、5g～15g的氯化鉀和45ml～55ml的微弧滲硼催化溶液。

進一步，在1L的去離子水具有35g的氟硼酸鈉、20g的氫氧化鉀、10g的氯化鉀和50g的微弧滲硼催化溶液。

本發明還提供了一種使用該微弧滲硼催化溶液的微弧滲硼方法，該方法的步驟如下：

(a)制備微弧滲硼催化溶液：按照組份和各組份質量份配置微弧滲硼催化溶液；

(b)按照如下組份制備微弧滲硼溶液；它的組份含有微弧滲硼催化溶液、氟硼酸鈉、氫氧化鉀、氯化鉀和去離子水；其中，在1L的去離子水中具有30～40g的氟硼酸鈉、15g～25g的氫氧化鉀、5g～15g的氯化鉀和45ml～55ml的微弧滲硼催化溶液；

(c)將鋼試樣放入配制好的微弧滲硼溶液中，以鋼為陰極，石墨為陽極，在室溫條件下加電壓至220V-300V，處理一段時間即可得到滲硼層。

進一步為了能夠得到500微米以上的滲硼層，在所述的步驟(c)中處理5～15分鐘即可得到500微米以上的滲硼層。

采用了上述技術方案后，在微弧滲硼工藝中使用該微弧滲硼催化溶液，其提高了微弧滲硼的效率，解決了微弧滲硼厚度薄的問題，降低了成本，滲硼層厚度可達500-1000微米。

具體實施方式

為了使本發明的內容更容易被清楚地理解，下面根據具體實施例，對本發明作進一步詳細的說明。

實施例一

首先在一個1L槽中取2/3的蒸餾水，依次溶解350g硫酸鎳和400g檸檬酸，等槽中試劑全部溶解之后，最后加水至1L，得到微弧滲硼催化溶液，將20鋼試樣放入配制的添加微弧滲硼催化溶液的微弧滲硼溶液中，以20鋼為陰極，石墨為陽極，加電壓至220V，處理8分鐘，即可得到滲硼層，處理時間比較短，提高了微弧滲硼的效率，經過檢測其滲硼層的厚度為550微米左右，并且厚度均勻；其中，微弧滲硼溶液的組份含有微弧滲硼催化溶液、氟硼酸鈉、氫氧化鉀、氯化鉀和去離子水；其中，在1L的去離子水中具有35g的氟硼酸鈉、20g的氫氧化鉀、10g的氯化鉀和50ml的微弧滲硼催化溶液。

實施例二