專(zhuān)利名稱(chēng)：一種滲鈦用封閉劑及滲鈦方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬表面化學(xué)熱處理，特別是滲鈦用封閉劑及滲鈦方法。
化學(xué)熱處理是用廉價(jià)的材料獲得高性能金屬構(gòu)件的有效途徑，滲鈦層具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和較高的顯微硬度，可提高工件的耐腐蝕、耐磨性能。滲鈦方法主要包括固體、液體和氣體滲鈦方法，其中固體粉末滲鈦法因設(shè)備簡(jiǎn)單，質(zhì)量較穩(wěn)定，得到較快發(fā)展。我國(guó)對(duì)滲鈦工藝方法研究不多，滲鈦工藝仍處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，只能處理小尺寸工件，未能進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)，其主要原因在于鈦極易高溫氧化，而目前技術(shù)未能對(duì)鈦氣氛提供一種廉價(jià)有效的保護(hù)方法。
SU1659527A1中，滲鈦采用粉末包埋法，先對(duì)工件進(jìn)行硼化，再對(duì)工件進(jìn)行滲鈦處理，該工藝提高了工件表面層的耐蝕性并降低了表面孔隙度，但滲鈦過(guò)程要通入四氯化碳，并要先對(duì)工件進(jìn)行硼化處理，工藝復(fù)雜，成本較高。
JP04-293765中，滲制泥沙泵的葉輪，滲鈦劑以鈦粉為主劑，其它成分由氧化鋁、鐵粉、氯化銨和氟硼酸鉀等粉末構(gòu)成。雖然能保證擴(kuò)散層的均勻性，但處理過(guò)程需通入惰性氣體，增加了提供保護(hù)氣氛的設(shè)備，且純鈦粉的價(jià)格昂貴，產(chǎn)品難以推廣應(yīng)用。
CN1133348A中，滲鈦劑由二氧化鈦、鎂和鈦合金組成，在箱體上部放置焦炭，保證箱體內(nèi)氣體排出并保證滲鈦層質(zhì)量，但碳的活性偏低，氣孔偏多，雖然有利于箱體內(nèi)氣體排出，但難以達(dá)到理想的保護(hù)效果。
CN1153831A中，鈦鋁二元共滲劑由三氟化鋁、二氧化鈦、活性硅酸鋁分子篩微球和鋁鈦鐵三元合金組成。滲劑中的氟化物產(chǎn)生的HF氣體毒性較大，污染環(huán)境，對(duì)人體有害。在滲箱上部放置用以吸收腐蝕氣體的氧化鎂和鎂的混合物，亦只能起到有限的效果。
本發(fā)明提供了一種滲鈦用封閉劑，以解決滲鈦過(guò)程中滲鈦劑的高溫氧化及燒結(jié)問(wèn)題。另外本發(fā)明還提供了一種使用該封閉劑的滲鈦方法。
本發(fā)明提供的封閉劑組成為2～30％Al，40～91.5％Fe-Al，0.5～1.5％NH4Cl，0～49％Al2O3。
本發(fā)明提供的滲鈦方法是，先將工件放入滲鈦箱內(nèi)，然后將均勻混合的滲鈦劑裝箱，其中滲鈦箱入口部位放置封閉劑，封好箱蓋，將滲鈦箱置入加熱爐中進(jìn)行熱處理，滲鈦的溫度為900～1050℃，時(shí)間為3～8小時(shí)，出爐后空冷降溫，滲鈦劑組成為18～30％Al，18～25％TiO2，35～40％Fe-Ti，3～5％NH4Cl，0～26％Al2O3。
本發(fā)明滲鈦方法中使用的滲鈦劑可重復(fù)使用，每次需添加5～10％ TiO2、2～4％Al和1～4％NH4Cl。滲鈦劑中的鋁在高溫下與二氧化鈦進(jìn)行還原反應(yīng)，生成氧化鋁和活性鈦，以補(bǔ)充滲鈦劑中的鈦源。氯化銨起催滲劑的作用，使?jié)B鈦時(shí)間縮短，提高滲鈦效率。滲鈦方法中使用的封閉劑可重復(fù)使用，每次需添加2～4％Al及0.5～1％NH4Cl。
本發(fā)明使用的封閉劑與滲鈦劑之間設(shè)置帶孔鋼鐵隔板，封閉劑高度應(yīng)能滿(mǎn)足封閉效果，一般為滲箱開(kāi)口尺寸的1～2倍。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于含適量活性鋁粒的封閉劑置于滲箱入口部位，可吸收外部進(jìn)入滲箱的氧氣，同時(shí)阻隔空氣與滲鈦劑接觸，有效防止?jié)B鈦劑的氧化和板結(jié)；無(wú)需配置惰性氣體保護(hù)設(shè)備，有利于進(jìn)行大工業(yè)生產(chǎn)。封閉劑除不含鈦外，其余成份基本與滲鈦劑相同，不污染滲鈦劑，顯著提高了滲層厚度及鈦含量，改善了滲層質(zhì)量。另外在本發(fā)明方法中，所用滲鈦劑主要由二氧化鈦、三氧化二鋁、鈦鐵合金和鋁等成分構(gòu)成，這些原料來(lái)源廣泛，價(jià)格低廉，可重復(fù)使用。本發(fā)明的滲鈦劑可根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)滲鈦和鈦鋁共滲，該滲劑與封閉劑聯(lián)合使用，滲層厚度、鈦鋁含量和滲層連續(xù)性等指標(biāo)有較大提高。滲劑疏松，易于操作，滲劑重復(fù)使用性顯著提高，降低了生產(chǎn)成本，滲層質(zhì)量?jī)?yōu)良，耐腐蝕性能顯著提高，低碳鋼的滲鈦層表面鈦含量為30～70重量％，滲層厚度為0.1～0.5mm。根據(jù)需要調(diào)整配方，可實(shí)現(xiàn)鈦鋁共滲，共滲層表面鈦含量為20～50重量％，鋁含量為18～25重量％，滲層厚度為0.1～0.5mm。
附圖及附圖的簡(jiǎn)單說(shuō)明附

圖1是滲鈦箱的結(jié)構(gòu)示意圖如附圖1所示，工件7置于滲鈦箱的箱體5內(nèi)，封閉劑2置于箱體5的入口處，隔板6用于隔離封閉劑2與滲鈦劑8，排氣孔3的作用是使?jié)B鈦劑8在加熱過(guò)程中產(chǎn)生的氣體順利排出，避免滲箱脹裂等現(xiàn)象的發(fā)生。
實(shí)施例1工件為Φ25×2.5×1000無(wú)縫鋼管，材質(zhì)為10碳鋼。
滲鈦劑配比TiO2，25％；Al，20％；Fe-Ti，40％；Al2O3，11％；NH4Cl，4％封閉劑配比Al，5％；Fe-Al，60％；Al2O3，34.2％；NH4Cl，0.8％保溫溫度980℃保溫時(shí)間5h滲鈦層厚度0.15mm滲層表面鈦含量38.74重量％表面狀況滲層光潔、致密、連續(xù)，呈淡黃銅色。
實(shí)施例2工件為150Y150×2葉輪(Φ360)，材質(zhì)為20碳鋼。滲鈦劑配比TiO2，18％；Al，30％；Fe-Ti，35％，；Al2O3，14％；NH4Cl，3％封閉劑配比Al，4％；Fe-Al，70％；Al2O3，25％；NH4Cl，1％保溫溫度1050℃保溫時(shí)間6h滲鈦層厚度0.25mm滲層表面鈦含量34.23重量％滲層表面鋁含量23.12重量％表面狀況滲層光潔、致密、連續(xù)，呈銀灰色。
權(quán)利要求
1.一種滲鈦用封閉劑，該封閉劑組成為2～30％Al，40～91.5％Fe-Al，0.5～1.5％NH4Cl，0～49％Al2O3。
2.一種滲鈦方法，先將工件放入滲鈦箱內(nèi)，然后將均勻混合的滲鈦劑裝箱，封好箱蓋，將滲鈦箱置入加熱爐中進(jìn)行熱處理，滲鈦的溫度為900～1050℃，時(shí)間為3～8小時(shí)，出爐后空冷降溫，滲鈦劑組成為18～30％Al，18～25％TiO2，35～40％Fe-Ti，3～5％NH4Cl，0～26％Al2O3，其特征在于在滲鈦箱入口部位放置如權(quán)利要求1所述的封閉劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的滲鈦方法，其特征在于封閉劑的放置高度為滲箱開(kāi)口尺寸的1～2倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的滲鈦方法，其特征在于使用的封閉劑可重復(fù)使用，每次需添加2～4％Al及0.5～1％NH4Cl。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的滲鈦方法，其特征在于滲鈦劑可重復(fù)使用，每次需添加5～10％TiO2，2～4％Al和1～4％NH4Cl。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種滲鈦用封閉劑及使用該封閉劑的滲鈦方法。本發(fā)明提供的封閉劑組成為:2～30%Al,40～91.5%Fe－Al,0.5～1.5%NH
文檔編號(hào)C23C10/00GK1356405SQ0110654
公開(kāi)日2002年7月3日 申請(qǐng)日期2001年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月10日
發(fā)明者盛長(zhǎng)松, 李選亭, 晁懷瑞, 李建留, 劉文亮 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工集團(tuán)公司, 中國(guó)石化集團(tuán)洛陽(yáng)石油化工工程公司