CN113151776A - 一种高效感应渗硼工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高效感应渗硼工艺，具有以下有益效果：1)渗层的温度、时间稳定；2)达到最低的渗透深度；3)加强渗料区域的温度，提供渗料足够活性；4)建立清洁、畅通的渗透通道，使得渗透效率最高，致密性更高；5)建立高梯度的热冲击，造成工件表面和涂层的差异化，使得表面温度高，基体温度低，最大程度降低对基体材料的热应力影响。
Description
技术领域
本发明涉及渗硼工艺技术领域，具体是一种高效感应渗硼工艺。
背景技术
渗硼亦称为“硼化”，是一种化学热处理工艺。将金属工件放在一定温度的含硼介质(例如硼粉或硼铁合金粉)中加热或电解(用熔融硼砂作为电解液)，产生活性硼原子渗入工件表面，以提高表面硬度和耐磨性，并改善耐热性和耐蚀性。渗层最表面是FeB层，硬而脆，内层是硼化亚铁，也很硬，但韧性较好。一般要求渗层厚度在100μm以上，主要用于模具和阀件。渗硼方法有固体渗硼、盐浴渗硼和气体渗硼之分，以前两种方法应用较多。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；盐浴渗硼用于处理几何形状简单而渗硼后需作淬火以提高基体强度的零件。
由于控制阀产品中的零件大多具有通孔、盲孔、螺纹、锐角、尖角以及形状较复杂性，而且考虑到零件处理过程的安全性、易操作性、重复性和无污染性，一般选择将粉末渗硼作为复杂零件的工艺方案。
但对于阀杆，阀芯甚至是阀座，导向套等零件时，这些零件的尺寸精度比较高，容易造成零件尺寸变形量大，局部渗层过厚等缺陷。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：解决传统的渗硼工艺容易导致零件变形量大、局部渗层过厚的技术问题。
本发明提供一种高效感应渗硼工艺，包括以下步骤：
S1、坩埚中先加入作为活化剂的活性炭以及作为填充剂的金刚砂；其次加入供硼剂；供硼剂成分为:碳化硼、四硼酸钠、氯化钡、氯化钙、铝粉、五氧化二钒、三氧化二铬、五氧化二铌、氟化钠；
S2、加入重量比1％-3％的稀土；稀土提供了渗硼剂进入基体的清洁环境，提升扩散效率、提升涂层的致密度。
S3、加入粉状的硅铁粉，其尺寸为75-125微米，所述硅铁粉重量占总重量1％-5％；
S4、将所述供硼剂与所述硅铁粉搅拌均匀；并用150℃炉温烘烤2个小时；
S5、将所述供硼剂与所述硅铁粉用防火布包覆，并且将零件***最中间；
S6、将所述零件、所述供硼剂与所述硅铁粉密封；
S7、完全固化后，用45kW高频设备，对待加工的零件进行了感应加热，频率设为100-400kHz；
S8、加热5-15分钟后，将所述零件垂直***感应圈内；垂直加热用于降低杆类零件的变形量；感应加热用于迅速提升渗硼剂温度和基体表面温度，这样热梯度越大，基体的热影响越低。
S9、间歇加热：加热30s-50s，或所述感应器温度显示为900℃时，停止加热，并换取另一个零件加热；间歇加热，使基体温度一直处于较低状态，减少基体热应力和热变形；
S10、当被加热过的所述零件降至室温，重复S9的工序；
S11、重复S9-S10的工序5-10次完成渗硼工艺。
硅铁粉受到感应线圈感应，具有以下优点：a、提升温度，加热周边渗剂，迅速提升渗剂的活性；b、硅铁颗粒将围绕产品进行有序的排列，加热非常均匀，同时保证渗剂和基体之间疏松，达到清洁表面和提升效率的目的；
本发明具有以下有益效果：1)渗层的温度、时间稳定；2)达到最低的渗透深度；3)加强渗料区域的温度，提供渗料足够活性；4)建立清洁、畅通的渗透通道，使得渗透效率最高，致密性更高；5)建立高梯度的热冲击，造成工件表面和涂层的差异化，使得表面温度高，基体温度低，最大程度降低对基体材料的热应力影响。
进一步地，步骤S6为：外涂用水玻璃作粘接剂的高铝细粉，形成密封层，包裹所述零件、所述供硼剂与所述硅铁粉。如此设置，密封性更佳。
进一步地，步骤S6为：使用陶瓷盖卡接所述坩埚开口，使所述坩埚密封。如此设置，结构简单，操作方便。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明另一种结构的示意图；
图中：1、坩埚；2、感应圈；3、密封层；4、供硼剂；5、零件；6、硅铁粉；7、陶瓷盖。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
实施例一：
本发明提供一种高效感应渗硼工艺，用于导向套渗硼，如图2所示，包括以下步骤：
S1、坩埚1中先加入作为活化剂的活性炭以及作为填充剂的金刚砂；其次加入供硼剂4；供硼剂4成分为:碳化硼、四硼酸钠、氯化钡、氯化钙、铝粉、五氧化二钒、三氧化二铬、五氧化二铌、氟化钠；
S2、加入重量比1％稀土；稀土提供了渗硼剂进入基体的清洁环境，提升扩散效率、提升涂层的致密度。
S3、加入粉状的硅铁粉6；其尺寸为75-125微米；硅铁粉6重量占总重量1％；
S4、将供硼剂4与硅铁粉6搅拌均匀；并用150℃炉温烘烤2个小时；
S5、将供硼剂4与硅铁粉6用防火布包覆，并且将零件5***最中间；
S6、使用陶瓷盖7卡接坩埚1开口，使坩埚1密封。如此设置，结构简单，操作方便。
S7、完全固化后，用45kW高频设备，对待加工的零件5进行了感应加热，频率设为100kHz；
S8、加热5分钟后，将零件5垂直***感应圈2内；垂直加热用于降低杆类零件5的变形量；感应加热用于迅速提升渗硼剂温度和基体表面温度，这样热梯度越大，基体的热影响越低。
S9、间歇加热：加热30s，或感应器温度显示为900℃时，停止加热，并换取另一个零件5加热；间歇加热，使基体温度一直处于较低状态，减少基体热应力和热变形；
S10、当被加热过的零件5降至室温，重复S9的工序；
S11、重复S9-S10的工序5次完成渗硼工艺。
硅铁粉6受到感应线圈感应，具有以下优点：a、提升温度，加热周边渗剂，迅速提升渗剂的活性；b、硅铁颗粒将围绕产品进行有序的排列，加热非常均匀，同时保证渗剂和基体之间疏松，达到清洁表面和提升效率的目的；
本发明具有以下有益效果：1)渗层的温度、时间稳定；2)达到最低的渗透深度；3)加强渗料区域的温度，提供渗料足够活性；4)建立清洁、畅通的渗透通道，使得渗透效率最高，致密性更高；5)建立高梯度的热冲击，造成工件表面和涂层的差异化，使得表面温度高，基体温度低，最大程度降低对基体材料的热应力影响。
实施例二：用于阀杆渗硼，如图1所示，与实施例一相比，其区别之处为：
S3、加入粉状的硅铁粉6；其尺寸为75-125微米；硅铁粉6重量占总重量2％；
S6、外涂用水玻璃作粘接剂的高铝细粉，形成密封层3，包裹零件5、供硼剂4与硅铁粉6。如此设置，密封性更佳。
S7、完全固化后，用45kW高频设备，对待加工的零件5进行了感应加热，频率设为200kHz；
S8、加热8分钟后，将零件5垂直***感应圈2内；
S11、重复S9-S10的工序6次完成渗硼工艺。
实施例三：用于阀芯渗硼，如图1所示，与实施例一相比，其区别之处为：
S2、加入重量比2％的稀土；
S3、加入粉状的硅铁粉6；其尺寸为75-125微米；硅铁粉6重量占总重量4％；
S6、外涂用水玻璃作粘接剂的高铝细粉，形成密封层3，包裹零件5、供硼剂4与硅铁粉6。如此设置，密封性更佳。
S7、完全固化后，用45kW高频设备，对待加工的零件5进行了感应加热，频率设为400kHz；
S8、加热12分钟后，将零件5垂直***感应圈2内；
S9、间歇加热：加热50s，或感应器温度显示为900℃时，停止加热，并换取另一个零件5加热；
S11、重复S9-S10的工序10次完成渗硼工艺。
实施例四：用于阀座渗硼，与实施例一相比，其区别之处为：
S2、加入重量比3％的稀土；
S3、加入粉状的硅铁粉6；其尺寸为75-125微米；硅铁粉6重量占总重量5％；
S6、外涂用水玻璃作粘接剂的高铝细粉，形成密封层3，包裹零件5、供硼剂4与硅铁粉6。如此设置，密封性更佳。
S7、完全固化后，用45kW高频设备，对待加工的零件5进行了感应加热，频率设为400kHz；
S8、加热15分钟后，将零件5垂直***感应圈2内；
S9、间歇加热：加热50s，或感应器温度显示为900℃时，停止加热，并换取另一个零件5加热；
S11、重复S9的工序10次完成渗硼工艺。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (3)
1.一种高效感应渗硼工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、坩埚(1)中先加入作为活化剂的活性炭以及作为填充剂的金刚砂；其次加入供硼剂(4)；
S2、加入重量比1％-3％的稀土；
S3、加入粉状的硅铁粉(6)，其尺寸为75-125微米，所述硅铁粉(6)重量占总重量1％-5％；
S4、将所述供硼剂(4)与所述硅铁粉(6)搅拌均匀；并用150℃炉温烘烤2个小时；
S5、将所述供硼剂(4)与所述硅铁粉(6)用防火布包覆，并且将零件(5)***最中间；
S6、将所述零件(5)、所述供硼剂(4)与所述硅铁粉(6)密封；
S7、完全固化后，用45kW高频设备，对待加工的零件(5)进行了感应加热，频率设为100-400kHz；
S8、加热5-15分钟后，将所述零件(5)垂直***感应圈(2)内；
S9、间歇加热：加热30s-50s，或所述感应器(2)温度显示为900℃时，停止加热，并换取另一个零件(5)加热；
S10、当被加热过的所述零件(5)降至室温，重复S9的工序；
S11、重复S9-S10的工序5-10次完成渗硼工艺。
2.根据权利要求1所述的一种高效感应渗硼工艺，其特征在于，步骤S6为：外涂用水玻璃作粘接剂的高铝细粉，形成密封层(3)，包裹所述零件(5)、所述供硼剂(4)与所述硅铁粉(6)。
3.根据权利要求1所述的一种高效感应渗硼工艺，其特征在于，步骤S6为：使用陶瓷盖(7)卡接所述坩埚(1)开口，使所述坩埚(1)密封。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210723 |
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