[发明专利]一种对工件进行渗硼的表面处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种表面处理方法，具体涉及一种对工件进行渗硼的表面处理方法。

背景技术

渗硼使钢材表面具有很高的硬度和耐磨性，抗腐蚀性、抗氧化性和红硬性也较之前的工艺有了明显增强，与常用的渗氮、渗碳相比能够满足更高服役条件的要求。

渗硼层主要由Fe₂B、FeB两相构成，可分为Fe₂B单相渗硼层、FeB-Fe2B双相渗硼层。单相渗硼层较双相渗硼层硬度低，耐磨性稍差；双相渗硼层硬度较高，耐磨性较好，但FeB相较脆，同时Fe₂B、FeB的物理性质差异较大使得结合处易产生裂纹。现有的渗硼的方法工序复杂，对环境要求较高，增加了这些方法在工业生产中应用的难度。

发明内容

本发明提供的对工件进行渗硼的表面处理方法具有能在一般大气环境中实现以及单双相渗层可控的优点。

本发明采用如下的技术方案：

一种对工件进行渗硼的表面处理方法，包括：

（1）渗硼粉末的制备：按照质量分数，将5-7%的B₄C粉末、3-5%的KBF₄粉末、5-8%的碳粉、70-85%的SiC粉末混合为渗硼粉末；

（2）渗硼膏体的制备：将质量分数2%的羧甲基纤维素钠水溶液与渗硼粉末按照质量比1:5混合制成渗硼膏体；

（3）渗硼膏体的涂覆：将渗硼膏体涂覆至待处理工件的表面，在第一温度下干燥第一预设时间；

（4）保护膏体的制备：按照质量分数，将90%的Na₂SiO₃·9H2O和10%硼酸混合并加热为保护膏预混液；按照质量比，将石英粉与粘土以1:6混合为保护膏预混粉末；将保护膏预混液与保护膏预混粉末以质量比1:2混合并搅拌为保护膏体；

（5）保护膏体的涂覆：将保护膏体涂覆至待处理工件外的渗碳膏体的外表面使保护膏体对渗碳膏体完全覆盖；

（6）渗硼处理：将涂覆好保护膏体和渗碳膏体的待处理工件至于加热装置中，在第二温度下干燥第二预设时间，在第三温度下保温第三预设时间；

其中，第一温度和第二温度均小于第三温度，第一预设时间小于第二预设时间，第二预设时间小于第三预设时间。

前述的对工件进行渗硼的表面处理方法中，第一温度小于等于250℃，第一预设时间大于等于5分钟小于等于10分钟。

前述的对工件进行渗硼的表面处理方法中，第二温度小于等于350℃，第一预设时间大于等于15分钟小于等于30分钟。

前述的对工件进行渗硼的表面处理方法中，第三温度取值范围850-950℃，第三预设时间取值范围为3-6小时。

前述的对工件进行渗硼的表面处理方法中，至少步骤（6）渗硼处理在0.5~1.5×105Pa气压环境下完成。

另一种对工件进行渗硼的表面处理方法，包括：

（1）渗硼粉末的制备：按照质量分数，将9-20%的B₄C粉末、5-20%的KBF₄粉末、5-10%的碳粉、50-70%的SiC粉末混合为渗硼粉末；

（2）渗硼膏体的制备：将质量分数2%的羧甲基纤维素钠水溶液与渗硼粉末按照质量比1:5混合制成渗硼膏体；

（3）渗硼膏体的涂覆：将渗硼膏体涂覆至待处理工件的表面，在第一温度下干燥第一预设时间；

（4）保护膏体的制备：按照质量分数，将90%的Na₂SiO₃·9H2O和10%硼酸混合并加热为保护膏预混液；按照质量比，将石英粉与粘土以1:6混合为保护膏预混粉末；将保护膏预混液与保护膏预混粉末以质量比1:2混合并搅拌为保护膏体；

（5）保护膏体的涂覆：将保护膏体涂覆至待处理工件外的渗碳膏体的外表面使保护膏体对渗碳膏体完全覆盖；

（6）渗硼处理：将涂覆好保护膏体和渗碳膏体的待处理工件至于加热装置中，在第二温度下干燥第二预设时间，在第三温度下保温第三预设时间；

其中，第一温度和第二温度均小于第三温度，第一预设时间小于第二预设时间，第二预设时间小于第三预设时间。

前述的对工件进行渗硼的表面处理方法中，第一温度小于等于250℃，第一预设时间大于等于10分钟小于等于20分钟。

前述的对工件进行渗硼的表面处理方法中，第一温度小于等于250℃，第一预设时间大于等于5分钟小于等于10分钟。