CN107794494A - 一种固体粉末法渗铬工艺及渗剂配方 - Google Patents

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古宏博
黄辉
刘敏
常羽彤
宋本县
刘朋飞
雷勇
王飞
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    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C10/00—Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces
    • C23C10/28—Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces using solids, e.g. powders, pastes
    • C23C10/34—Embedding in a powder mixture, i.e. pack cementation
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Abstract

本发明公开一种固体粉末法渗铬工艺及渗剂配方，固体粉末渗剂配方按质量百分比计包括：20～40％的纯铬粉，58～78％的三氧化二铝和1～3％的氯化铵；采用干吹砂机对零件渗铬表面进行干吹砂，干吹砂后将零件装入马弗罐底部，将马弗罐加热、保温、冷却完成零件渗铬；本发明的固体粉末法渗铬工艺及渗剂配方，渗剂提高工件抗氧化、耐腐蚀能力；经过渗铬工艺制备的渗铬层表面硬度可达到1200～1500HV，提高工件的耐磨性能，渗铬工艺流程简便、工艺可靠、质量稳定。

Description

一种固体粉末法渗铬工艺及渗剂配方
技术领域
本发明属于渗金属领域，涉及化学气相沉积技术，具体涉及一种固体粉末法渗铬工艺及渗剂配方。
背景技术
在海洋环境下长期工作的转动件，既要有较强的耐腐蚀性能，又要具备一定的耐磨性，一般的涂层很难具备两者的优点，选择固体粉末法渗铬技术很好解决上述问题。
发明内容
本发明目的在于提供一种配料简便，操作方便的固体粉末法渗铬工艺及渗剂配方，用于叶片内腔的气相渗金属，工件的表面能得到均匀的渗铬层，增强了零件的防腐性能和耐磨性能，提高零件的使用寿命。
为达到上述目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的：
一种固体粉末渗剂配方，按质量百分比计包括：20～40％的纯铬粉，58～ 78％的三氧化二铝和1～3％的氯化铵。
进一步，所述的纯铬粉中Cr含量≥98％，粒径为200目。
进一步，所述的三氧化二铝为锻烧型α-Al2O3粉，粒径为120～220目。
进一步，所述的氯化铵为分析纯。
对零件进行渗铬的工艺，包括以下步骤：
步骤一、取配置的适量渗剂进行球磨、烘干后密封保存待用；
步骤二、采用干吹砂机对零件渗铬表面进行干吹砂，砂型为三氧化二铝，干吹砂后用干燥压缩空气去除零件表面的残砂；
步骤三、将零件装入铺好渗剂的料盒，把料盒置于马弗罐底部，对罐体抽真空，真空度-0.01MPa，将马弗罐加热至980±10℃，保温时间5～7小时，保温结束后，随炉冷却至680℃以下出炉空冷，完成零件渗铬。
进一步，所述步骤一中将渗剂置于陶瓷罐内，采用球磨机球磨8～12小时。
进一步，所述步骤一中将球磨后的渗剂放入烘箱内烘干，100～120℃温度下保温1～1.5h，将烘干后的密封保存待用。
进一步，所述步骤二中对零件渗铬表面进行干吹砂，吹砂机风压≤0.2MPa；三氧化二铝粒度为120～220目。
进一步，所述步骤三中将适量的渗剂平铺于料盒底部，将零件埋入渗剂之中；料盒底部的渗剂厚度≥25mm，零件与零件、零件与料盒内壁之间的渗剂填充厚度≥20mm。
本发明的固体粉末法渗铬工艺及渗剂配方，渗剂提高工件抗氧化、耐腐蚀能力；经过渗铬工艺制备的渗铬层表面硬度可达到1200～1500HV，提高工件的耐磨性能，渗铬工艺流程简便、工艺可靠、质量稳定。
附图说明
图1零件与渗剂摆放位置示意图
图2渗铬层的金相组织图
图3固体粉末法渗铬工艺流程图
图中：1-料盒；2-零件；3-渗剂。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，本文所描述的实施例仅仅为本发明的一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明保护范围。
固体粉末渗剂配方按质量百分比％计包括：
纯铬粉：20-40％(Cr含量≥98％、目数：200目)
三氧化二铝：58％-78％(锻烧型α-Al2O3粉、目数：120～220目)
氯化铵：1-3％(分析纯)
固体粉末法渗铬工艺包括以下步骤：
1、球磨
将配置的适量渗剂置于陶瓷罐内，放置直径约30mm的陶瓷球6枚～9枚，采用滚杠式球磨机，球磨8～12小时。
2、烘干
将球磨后的渗剂放入烘箱内烘干，温度：100～120℃，保温1～1.5h，将烘干后的密封保存于塑料袋，待用。
3、干吹砂
采用干吹砂机对零件渗铬表面进行吹砂，具体参数：
砂型：三氧化二铝；
吹砂机风压：≤0.2MPa；
粒度：120～220目
用干燥的压缩空气去除零件表面的残砂。
4、渗铬
将适量的渗剂平铺于料盒底部，将零件埋入渗剂之中；料盒底部的渗剂厚度≥25mm，零件与零件、零件与料盒内壁之间的渗剂填充厚度≥20mm，如图 1所示。
将零件装入铺好渗剂的料盒，把料盒置于马弗罐底部。利用机械泵对罐体抽真空，真空度-0.01MPa(压力表)，将渗罐加热至渗铬保温温度。
保温温度：980±10℃
保温时间：5～7小时，保温结束后，随炉冷却至680℃以下出炉空冷。
金相分析表明：渗层致密、均匀连续性较好，深度5～6μm。
光谱检测表明：铬元素含量70～80％(wt)。
工艺过程如图3所示。
实施例1
渗剂：渗剂3公斤
渗铬温度：970℃、保温7小时
结果：如图2所示，叶片表面渗层厚度6～8μm，渗层组织均匀、连续；钴元素含量70％。
实施例2
渗剂：渗剂5公斤
渗铬温度：980℃、保温6小时
结果：渗层厚度6～8μm，渗层组织均匀、连续；钴元素含量76％。
实施例3
渗剂：渗剂5公斤
渗铬温度：990℃、保温5小时
结果：渗层厚度5～6μm，渗层组织均匀、连续；钴元素含量78％。
以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方案进行修改或者等同替换，而这些并未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (9)

1.一种固体粉末渗剂配方，其特征在于，按质量百分比计包括：20～40％的纯铬粉，58～78％的三氧化二铝和1～3％的氯化铵。
2.根据权利要求1所述的固体粉末渗剂配方，其特征在于：所述的纯铬粉中Cr含量≥98％，粒径为200目。
3.根据权利要求1所述的固体粉末渗剂配方，其特征在于：所述的三氧化二铝为锻烧型α-Al2O3粉，粒径为120～220目。
4.根据权利要求1所述的固体粉末渗剂配方，其特征在于：所述的氯化铵为分析纯。
5.采用权利要求1的固体粉末渗剂对零件进行渗铬的工艺，其特征在于包括以下步骤：
步骤一、取配置的适量渗剂进行球磨、烘干后密封保存待用；
步骤二、采用干吹砂机对零件渗铬表面进行干吹砂，砂型为三氧化二铝，干吹砂后用干燥压缩空气去除零件表面的残砂；
步骤三、将零件装入铺好渗剂的料盒，把料盒置于马弗罐底部，对罐体抽真空，真空度-0.01MPa，将马弗罐加热至980±10℃，保温时间5～7小时，保温结束后，随炉冷却至680℃以下出炉空冷，完成零件渗铬。
6.根据权利要求5所述的固体粉末法渗铬工艺，其特征在于：所述步骤一中将渗剂置于陶瓷罐内，采用球磨机球磨8～12小时。
7.根据权利要求5所述的固体粉末法渗铬工艺，其特征在于：所述步骤一中将球磨后的渗剂放入烘箱内烘干，100～120℃温度下保温1～1.5h，将烘干后的密封保存待用。
8.根据权利要求5所述的固体粉末法渗铬工艺，其特征在于：所述步骤二中对零件渗铬表面进行干吹砂，吹砂机风压≤0.2MPa；三氧化二铝粒度为120～220目。
9.根据权利要求5所述的固体粉末法渗铬工艺，其特征在于：所述步骤三中将适量的渗剂平铺于料盒底部，将零件埋入渗剂之中；料盒底部的渗剂厚度≥25mm，零件与零件、零件与料盒内壁之间的渗剂填充厚度≥20mm。
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