CN102634752A - 一种耐磨组合件的渗硼方法 - Google Patents

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刘彬
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Abstract

本发明提供一种耐磨组合件的渗硼方法，包括以下步骤：a)采用热喷枪对耐磨组合件进行预热，使耐磨组合件表面温度达到800℃～850℃；b)将渗硼剂喷涂至步骤a)得到的耐磨组合件的表面，得到表面渗硼的耐磨组合件。在耐磨组合件渗硼时，先用热喷枪对耐磨组合件进行预热，使工件表面温度较高，工件内部温度低于表面，不会对组合件铜焊连接处造成影响，不会影响组合件的连接强度，耐磨组合件预热后，随后将渗硼剂喷涂至组合件的表面，渗硼剂在高温下发生反应产生活性硼原子，与表面熔解的钴原子和钨原子结合成化合物，形成了硼化合物的渗硼层。

Description

一种耐磨组合件的渗硼方法
技术领域
本发明涉及硬质合金的表面处理领域，尤其涉及一种耐磨组合件的渗硼方法。
背景技术
渗硼技术是在高温下使硼元素渗入金属表面，以获得硼化合物硬质渗硼层的一种化学热处理技术。这种技术的渗层厚度为20um～150um，渗层硬度与硬质合金硬度接近，具有优异的抗磨粒磨损和抗冲蚀性能，并能提高材料的抗化学腐蚀性能和提高产品寿命，因此渗硼技术广泛应用于钢件的强化处理中。
现有的渗硼方法有固体渗硼、气体渗硼和液体渗硼，在金属表面渗硼主要采用固体渗硼和液体渗硼。液体渗硼是采用外热式坩埚炉内硼砂盐浴，渗硼时工件整体吊挂在硼砂盐浴中进行渗硼，渗硼温度在1000℃左右。固体渗硼是将工件埋入固体渗硼剂放入感应加热炉中加热，加热温度一般为850℃～1050℃，保温时间为3h～6h。固体渗硼适用于几何形状复杂，包括带有小孔、螺纹和盲孔的零件；液体渗硼适用于几何形状简单而渗硼后需淬火处理以提高基体强度的零件。
耐磨组合件常采用固体渗硼法，以提高耐磨组合件表面的耐磨损、耐腐蚀和使用寿命。耐磨组合件是由两种不同的合金材料通过铜焊连接而成的，合金材料一般由碳化钨、粘结相钴和碳组成。耐磨组合件的渗硼方法是将耐磨组合件埋入固体渗硼剂、置于近密闭渗硼容器，放入感应加热炉中，对炉子抽真空达到100Pa以上，停止抽真空，充入惰性气体或氢气，炉内气体达到压力后，开始感应加热，渗硼温度为800℃～1300℃。此方法在合金表面形成了一层化学气相沉积的薄膜涂层，提高了合金工作面的耐磨损、耐腐蚀性和使用寿命，但是组合件之间采用铜焊连接，在耐磨组合件固体渗硼的过程中，渗硼温度接近铜焊温度，因此整体渗硼后组合件焊接区出现熔焊脱落，影响组合件的连接强度，同时渗硼过程中扩散出来的钴易于沉积而阻碍硼原子的渗入和附着，从而影响渗硼效果。
发明内容
本发明解决的技术问题在于提供一种渗硼效果较好且不影响耐磨组合件连接强度的渗硼方法。
有鉴于此，本发明公开了一种耐磨组合件的渗硼方法，包括以下步骤：
a)采用热喷枪对耐磨组合件进行预热，使耐磨组合件表面温度达到800℃～850℃；
b)将渗硼剂喷涂至步骤a)得到的耐磨组合件的表面，得到表面渗硼的耐磨组合件。
优选的，所述耐磨组合件由硬质合金件与不锈钢件通过铜焊连接组合而成。
优选的，所述耐磨组合件装卡在旋转工作台上。
优选的，步骤a)中所述热喷枪的加热温度为900℃～1000℃。
优选的，所述渗硼剂置于热喷枪的置料筒内。
优选的，步骤b)中所述渗硼剂为无水硼砂、碳酸钠和稀土。
优选的，步骤b)之后还包括：将所述表面渗硼的耐磨组合件采用热喷枪再次加热，并保温。
优选的，所述保温的保温时间为1min～2min。
本发明提供了一种耐磨组合件的渗硼方法，包括以下步骤：a)采用热喷枪对耐磨组合件进行预热，使耐磨组合件表面温度达到800℃～850℃；b)将渗硼剂喷涂至步骤a)得到的耐磨组合件的表面，得到表面渗硼的耐磨组合件。本发明提供的渗硼方法，先用热喷枪对耐磨组合件进行预热，使工件表面温度较高，工件内部温度低于表面温度，不会对组合件铜焊连接处造成影响，更不会出现焊接区熔焊脱落的现象，影响组合件的连接强度，耐磨组合件预热后，组合件表面粘结剂钴熔解晶间扩张为硼原子的渗入提供了空间；随后将渗硼剂喷涂至组合件的表面，渗硼剂在高温下发生反应产生活性硼原子，与表面熔解的钴原子和钨原子结合成化合物，形成了硼化合物的渗硼层。此方法对工件预热后则进行喷涂的操作，避免了长时间的埋入式加热造成钴沉积影响硼原子渗入的问题，使耐磨组合件表面具有较好的渗硼效果。
附图说明
图1为本发明耐磨组合件的结构示意图；
图2为耐磨组合件装卡在旋转工作台的示意图；
图3为耐磨组合件渗硼层的XRD图；
图4为耐磨组合件渗硼层的低倍金相图谱；
图5为耐磨组合件渗硼层的高倍金相图谱；
图6为耐磨组合件渗硼层的断面线扫描图谱。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
本发明实施例公开了一种耐磨组合件的渗硼方法，包括以下步骤：
a)采用热喷枪对耐磨组合件进行预热，使耐磨组合件表面表面温度达到800℃～850℃；
b)将渗硼剂喷涂到步骤a)得到的耐磨组合件的表面，得到表面渗硼的耐磨组合件。
步骤a)为耐磨组合件预热的过程，本发明采用热喷枪对耐磨组合件进行预热，使耐磨组合件表面温度较高，达到表面粘结剂钴的晶间熔解，为后续的喷涂做准备。所述耐磨组合件优选为由硬质合金件与不锈钢件通过铜焊连接组合而成。为了使耐磨组合件能够均匀受热，作为优选方案，所述耐磨组合件装卡在旋转工作台上，整个过程中，工作台一直处于旋转工作状态。为了保证耐磨组合件粘结剂钴能够充分熔化，达到晶间熔解，所述热喷枪的加热温度优选为900℃～1000℃。
在耐磨组合件预热后，步骤b)为耐磨组合件表面喷涂的过程，将渗硼剂喷涂到预热的耐磨组合件的表面，得到表面渗硼的耐磨组合件。为了使渗硼的操作更加方便，作为优选方案，所述渗硼剂置于热喷枪的置料筒内。所述渗硼剂优选为无水硼砂、碳酸钠和稀土。上述组分的渗硼剂能够提高渗层的硬度，增加渗层的厚度。作为优选方案，步骤b)之后还包括：将所述表面渗硼的耐磨组合件采用热喷枪再次加热，并保温。渗硼后的再次加热使硼原子分布均匀，形成均匀的渗硼层。所述保温的保温时间优选为1min～2min。
本发明提供的渗硼方法，先用热喷枪对耐磨组合件进行预热，使工件表面温度较高，工件内部温度变化不大，不会对组合件铜焊连接处造成影响，更不会出现焊接区熔焊脱落的现象，影响组合件的连接强度；耐磨组合件预热后，组合件表面粘结剂钴的晶间熔解为硼原子的渗入提供了空间，随后将渗硼剂喷涂至组合件的表面，渗硼剂在高温下发生反应产生活性硼原子，与表面熔解的钴原子和钨原子结合成化合物，形成了硼化合物的渗硼层。此方法对工件预热后则进行喷涂的操作，避免了长时间的加热造成钴沉积影响硼原子渗入的问题，使耐磨组合件表面具有较好的渗硼效果。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的渗硼方法进行详细描述，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
实施例1
a)将耐磨组合件用台阶芯棒配合并装夹在旋转工作台上，如图1和图2所示，图1为耐磨组合件的结构示意图，图2为耐磨组合件装卡在工作台的示意图，图中01为钨钴合金件，02为不锈钢件，03为耐磨组合件的工作面，05为工件穿心轴。
b)将调配好的无水硼砂、碳酸钠和稀土置于热喷枪的置料筒内；
c)启动旋转工作台并点燃喷枪对工件外表面均匀加热，并用数显感应测温仪检测检测表面温度，温度达到850℃时开始在工件圆周上均匀喷涂渗硼剂，形成有渗硼层的耐磨组合件；
d)喷涂完毕后再次对工件表面用喷枪火焰均匀加热保温2min，使硼原子渗透分布均匀，自然冷却，即得到具有渗硼层的耐磨组合件。
将步骤d)制备的耐磨组合件的表面进行X射线衍射分析、金相分析及能谱分析，如图3、图4、图5和图6所示。图3为耐磨组合件渗硼层的XRD图谱，图3中◆曲线表示渗硼层中含有WC，▲曲线表示渗硼层中含有CoWB，★曲线表示渗硼层中含有CoW2B2，□表示渗硼层中含有CoB。图4为耐磨组合件渗硼层的低倍金相图，其中白色区域中黑点区部分为硼原子渗入区，渗硼层厚度为13um～38um。图5为耐磨组合件渗硼层的高倍金相图，图中小黑块为渗入合金的硼原子，由此可看出硼原子在基体组织中均匀分布。图6为耐磨组合件渗硼后断面线扫描图谱，图谱中显示渗硼层中存在硼原子和钴原子。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种耐磨组合件的渗硼方法，包括以下步骤：
a)采用热喷枪对耐磨组合件进行预热，使耐磨组合件表面温度达到800℃～850℃；
b)将渗硼剂喷涂至步骤a)得到的耐磨组合件的表面，得到表面渗硼的耐磨组合件。
2.根据权利要求1所述的渗硼方法，其特征在于，所述耐磨组合件由硬质合金件与不锈钢件通过铜焊连接组合而成。
3.根据权利要求1所述的渗硼方法，其特征在于，所述耐磨组合件装卡在旋转工作台上。
4.根据权利要求1所述的渗硼方法，其特征在于，步骤a)中所述热喷枪的加热温度为900℃～1000℃。
5.根据权利要求1所述的渗硼方法，其特征在于，所述渗硼剂置于热喷枪的置料筒内。
6.根据权利要求1所述的渗硼方法，其特征在于，步骤b)中所述渗硼剂为无水硼砂、碳酸钠和稀土。
7.根据权利要求1所述的渗硼方法，其特征在于，步骤b)之后还包括：将所述表面渗硼的耐磨组合件采用热喷枪再次加热，并保温。
8.根据权利要求7所述的渗硼方法，其特征在于，所述保温的保温时间为1min～2min。
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