加入稀土Nd的一種新型TD法鹽浴滲劑的製作方法
2023-09-22 06:02:20
專利名稱：加入稀土Nd的一種新型TD法鹽浴滲劑的製作方法
技術領域：
本發明涉及金屬表面處理技術領域，具體地說是加入稀土 Nd的一種新型TD法鹽浴滲劑。
背景技術：
TD法鹽浴滲釩是材料表面改性處理方法之一，廣泛應用於模具的表面強化、提高模具的使用壽命。該方法是用基鹽啟動坩堝，並加熱至80(Ti25(rc，再加入一定比例的供釩齊U、活化劑和還原劑，形成熔鹽；然後把將處理的材料浸入鹽浴爐中保溫一定時間，獲得滲層。在此過程中，被還原出的活性釩原子沉積在材料表面，與由基體擴散到表面的碳原子形成幾微米至幾十微米的碳化釩(VC)覆層。該覆層厚度均勻、緻密，具有高硬度、良好的耐磨性和抗咬合性等特性，有利於提高模具的使用壽命。與此同時，覆層與基體的結合性能也直接影響著覆層的使用效果和模具使用壽命。為了優化覆層與基體的結合性能，對傳統TD法鹽浴滲劑進行了創新，在滲劑中加入適量稀土釹(Nd)。實驗表明，使用傳統的TD法鹽浴滲劑處理所獲得的覆層與基體間界面·清晰，無明顯擴散層；而添加適量稀土釹Nd的鹽浴滲劑可以促進界面元素的擴散，提高覆層界面的結合力，形成明顯的擴散層。該擴散層硬度高於基體硬度，可為VC覆層提供更好的支撐作用，大大減少覆層在服役過程中剝離破碎的可能性，使覆層的使用性能得到更好的發揮。該鹽浴滲劑經初步檢索，在材料表面處理領域尚未見報導，這為未來該技術的應用提供了良好的契機。該鹽浴滲劑在工業生產中模具的表面強化領域應用前景廣闊，對提高模具使用壽命，提高企業生產效率，降低企業生產成本和資源消耗有著重要的意義。
發明內容
本發明的目的是提供一種加入稀土 Nd的一種新型TD法鹽浴滲劑，在傳統TD法鹽浴滲劑基礎上，創新性地在滲劑中加入稀土釹，並且通過實驗得出了釹的最佳添加量，得到一種新型TD法鹽浴滲劑。其技術方案如下、加入稀土 Nd的一種新型TD法鹽浴滲劑，其特徵在於在TD法鹽浴滲劑中加入釹，釹的添加量為TD法鹽浴滲劑總量的0. 5% — 2. O %。TD法鹽浴滲劑包括基鹽、供釩劑、活化劑、還原劑，其質量比百分數是基鹽75%—80%、供釩劑8%-12%、活化劑8%-12%、還原劑2%-3%，還原劑是鋁粉和釹。基鹽是硼砂、氯化鈉、二氯化鋇或它們的混合物，供釩劑是五氧化二釩，活化劑是氟化鈉還原劑。把配製好的該滲劑混合均勻，待熱處理爐爐溫達到800°C後放入坩堝中，待鹽融化均勻並達到處理溫度950°C時，把工件放入熔融鹽浴中，保溫4小時，獲得滲層。
還原劑的參量不同滲層的SEM也將不同。採用自製的外熱式電阻坩堝爐以及表I所示滲劑，對H13鋼(也稱作4Cr5MoSiVl鋼)進行TD處理，所獲滲層的組織形貌具有擴散層。採用不含稀土釹的鹽浴配方(即將表I中還原劑改為3. 0wt%鋁粉)，其它實驗條件相同時，H13鋼表面滲層的組織形貌未見明顯擴散層。為五個H13鋼試樣經不同鹽浴配方處理(其它實驗條件相同)後，所獲滲層斷面的硬度分布曲線。1-5#試樣鹽浴配方中釹添加量依次為0wt%，0. 5wt%，I. O wt%，I. 5 wt%, 2. 0wt%。3#試樣的VC覆層與擴散層的硬度均為最高，性能最優，可見稀土釹的最佳添加量為
I.O wt%0
本發明的優點是該滲劑可以促進界面元素的擴散，提高覆層界面的結合力，形成明顯的擴散層。由於擴散層硬度高於基體硬度，可為VC覆層提供更好的支撐作用，大大減少覆層在服役過程中剝離破碎的可能性。在模具的表面強化處理領域，對提高模具工作質量和延長使用壽命方面具有重要意義。
圖I是有擴散層的滲層SEM形貌。圖2是未見明顯擴散層的滲層SEM形貌。
圖3是硬度-至表面距離的關係曲線。圖I中，①白亮的區域為碳化釩覆層質感比較粗糙、呈麻點狀的區域為擴散層；③質感光滑的區域為基體。圖3為五個H13鋼試樣經不同鹽浴配方處理(其它實驗條件相同)後，所獲滲層斷面的硬度分布曲線。1-5#試樣鹽浴配方中釹添加量依次為0wt%，
O.5wt%, I. O wt%, I. 5 wt%, 2. 0 wt%。3#試樣的VC覆層與擴散層的硬度均為最高，性能最優，可見稀土釹的最佳添加量為1.0 wt%。
具體實施例方式按比例加入稀土Nd，在TD法鹽浴滲劑中加入釹，釹的添加量為TD法鹽浴滲劑總量的0· 5%—2. O %。TD法鹽浴滲劑包括基鹽、供釩劑、活化劑、還原劑，其質量比百分數是基鹽75%—80%、供釩劑％8-12%、活化劑8%-12%、還原劑2%-3%，還原劑是鋁粉和釹。基鹽是硼砂、氯化鈉、二氯化鋇或它們的混合物，供釩劑是五氧化二釩，活化劑是氟化鈉還原劑。把配製好的鹽浴配方混合均勻，待熱處理爐爐溫達到800°C後放入坩堝中，待鹽融化均勻並達到處理溫度950°C時，把工件放入熔融鹽浴中，保溫4小時，獲得滲層。當採用自製的外熱式電阻坩堝爐對H13鋼進行處理時，所獲滲層的組織形貌如附圖I所示。在上述比例範圍內均可實現本發明但是該滲劑的最佳成分及其質量分數如下表所示
權利要求
1.加入稀土Nd的一種新型TD法鹽浴滲劑，其特徵在於在TD法鹽浴滲劑中加入釹，釹的添加量為TD法鹽浴滲劑總量的0. 5% — 2. O %。
2.根據權利要求I所述的加入稀土Nd的一種新型TD法鹽浴滲劑，其特徵在於TD法鹽浴滲劑包括基鹽、供釩劑、活化劑、還原劑，其質量比百分數是基鹽70% — 80%、供釩劑％8-12%、活化劑8%-12%、還原劑2%-3%，還原劑是鋁粉和釹。
3.根據權利要求I所述的加入稀土Nd的一種新型TD法鹽浴滲劑，其特徵在於基鹽是硼砂、氯化鈉、二氯化鋇或它們的混合物，供釩劑是五氧化二釩，活化劑是氟化鈉還原劑。
4.如權利要求I所述的加入稀土Nd的一種新型TD法鹽浴滲劑的製備方法，其特徵在於把配製好的該滲劑混合均勻，待熱處理爐爐溫達到800°C後放入坩堝中，待鹽融化均勻並達到處理溫度950°C時，把工件放入熔融鹽浴中，保溫4小時，獲得滲層。
全文摘要
本發明屬於模具的表面強化處理領域。TD處理可在模具表面形成幾微米至幾十微米的碳化釩(VC)覆層，該覆層厚度均勻、緻密，具有高硬度、良好的耐磨性和抗咬合性等特性，可有效提高模具的使用壽命。與此同時，覆層與基體的結合性能也直接影響著覆層的使用效果和模具使用壽命。與傳統TD法鹽浴滲劑相比，加入稀土釹Nd的新型滲劑可以促進界面元素的擴散，提高覆層界面的結合力，在覆層和基體間形成明顯的擴散層。由於擴散層硬度高於基體硬度，可為VC覆層提供更好的支撐作用，大大減少覆層在服役過程中剝離破碎的可能性，達到提高模具工作質量和延長使用壽命的目的。
文檔編號C23C10/24GK102912289SQ20121044615
公開日2013年2月6日 申請日期2012年11月9日 優先權日2012年11月9日
發明者陳輝, 李世男, 劉麗珍, 於陸寧, 高章玉, 張彥傑, 陳麗麗, 秦盼盼, 屈震 申請人:瀋陽建築大學