專利名稱：鋁青銅滴注式滲硼工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種銅合金的化學熱處理工藝，尤其涉及一種鋁青銅的滴注式氣體滲硼工藝，屬于金屬材料技術領域。
背景技術：
鋁青銅具有優良的力學、抗蝕與耐磨性能，是綜合性能優越的工程結構材料，因而在民用、軍用工業中占有重要地位，被廣泛應用于機械、飛機和汽車制造業、船舶和海洋工業、家電、冶金、采礦、石化工業、鐵道和機車工程以及建筑工業等高應力條件下工作。但隨著工業發展，對鋁青銅材料的性能提出了更高的要求，例如更高的耐磨性和高溫抗氧化性。對鋁青銅表面滲硼可以同時提高鋁青銅的耐磨性和高溫抗氧化性。鋁青銅滲硼不同于鋼鐵滲硼，鋼鐵滲硼形成基體金屬的單相硼化物層 ^2Β或雙相單相硼化物層i^eB+FeJ，從而提高金屬的硬度和耐磨性。在鋁青銅滲硼過程中，硼原子不是與基體金屬銅形成連續的硼化物層，而是與固溶在基體中的合金元素如Ni、Mn、Fe等形成硼化物，彌散分布的硼化物使鋁青銅表面硬度明顯提高。由于鋁青銅與鋼相比，熔點較低，應相應采用較低滲硼溫度。鋁青銅滲硼方法不多，且都還未投入實際應用，主要有固體滲硼和膏劑法滲硼。固體滲硼將粉末(粒狀)滲硼劑裝入耐熱鋼制的箱子中，并將鋼件埋入其中，而后在空氣、真空或保護氣氛(H2或Ar氣)爐中加熱，保溫滲硼。固體滲硼處理具有不需專門設備，操作方便，滲后容易清理，便于推廣等優點；但固體滲硼的勞動強度大，工作條件差，滲劑成本也高，對工件處理時，滲劑必須填滿滲箱，用量大浪費嚴重，另外粉末介質熱導性差， 加熱時間長、耗能高，功效低，對大型件的處理頗感困難，滲后工件不易取出。膏劑法滲硼是固體粉末滲硼的新發展，先將粉末滲硼劑加上粘接劑制成膏劑，然后將膏劑涂在需要滲硼的工件表面，再加熱擴散。這種滲硼方法盡管減少了滲劑的浪費和縮短了加熱時間，但依然存在勞動強度大，工作條件差，滲劑成本也高，難以對大型件進行滲硼處理等缺陷。
發明內容
本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種滲硼效果好、滲層深度及滲層含硼量可控且勞動強度低、適應性廣、操作方便、生產成本低的鋁青銅滲硼工藝。本發明通過以下技術方案予以實現一種鋁青銅滴注式滲硼工藝，包括以下步驟1)滲硼準備采用普通滴注式氣體滲碳爐，將制備好的滲硼劑和甲醇分別放入兩個容器內，對氣體滲碳爐加溫，當爐內溫度升至740-760°C時，開始向氣體滲碳爐內滴注甲醇及滲硼劑， 排除爐內原有氣體，并繼續升高爐內溫度；2)工件裝爐
當爐內溫度升至840-880°C的滲硼溫度時，將待滲硼處理的工件裝入氣體滲碳爐內，裝爐完畢繼續升高爐內溫度，同時繼續滴注甲醇和滲硼劑；3)工件滲硼當爐內溫度再次升至840-880°C的滲硼溫度時，工件表面開始滲硼，根據工件表面所需滲層厚度不同，保持840-880°C的滲硼溫度3-8小時，在此過程不斷滴注滲硼劑，使工件表層形成所需的滲硼層。前述的鋁青銅滴注式滲硼工藝，其中所述滲硼劑由硼酸三甲酯、還原劑和稀釋劑制備而成。前述的鋁青銅滴注式滲硼工藝，其中所述還原劑是氯化稀土，所述滲硼劑中氯化稀土與硼酸三甲酯的重量比為1 20-1 30。前述的鋁青銅滴注式滲硼工藝，其中所述稀釋劑為甲醇，所述滲硼劑中甲醇與硼酸三甲酯的體積比為1 1-1 1.5。本發明的有益效果如下1)滲硼效果好，滲層深度及滲層含硼量均可控；2)滲硼后工件無需清理，勞動強度低，生產效率高；3)常用氣體滲碳爐即能滿足要求，操作方便，可以處理形狀和尺寸各異的工件，適應性強、生產成本低；4)工件硬度明顯提高。本發明的優點和特點，將通過下面優選實施例的非限制性說明進解釋，這些實施例是僅作為例子給出的。
具體實施例方式以下為本發明的三個實施例，本發明不限于以下三個實施例。鋁青銅成分為鋁8. 5-10. 5%, Il 1. 0-3. 0%，鐵 3. 0-5. 0%, M 1. 0-3. 0%，余為銅。材料熔化澆注后經800°C加熱并保溫10h，緩冷至550°C出爐空冷。以下三個實施例中都以35kW普通滴注式氣體滲碳爐為例，給出滲硼劑、甲醇的滴量等工藝參數。其它類型的滴注式氣體滲碳爐可根據爐膛容積不同進行調整。鋁青銅滲硼過程如下1)滲硼準備采用普通滴注式氣體滲碳爐，將制備好的滲硼劑和甲醇分別放入兩個容器內，對氣體滲碳爐加溫，當爐內溫度升至740-760°C時，開始向氣體滲碳爐內滴注甲醇及滲硼劑， 排除爐內原有氣體，并繼續升高爐內溫度；2)工件裝爐當爐內溫度升至840-880°C的滲硼溫度時，將待滲硼處理的工件裝入氣體滲碳爐內，裝爐完畢繼續升高爐內溫度，同時繼續滴注甲醇和滲硼劑；3)工件滲硼當爐內溫度再次升至840-880°C的滲硼溫度時，工件表面開始滲硼，根據工件表面所需滲層厚度不同，保持840-880°C的滲硼溫度3-8小時，在此過程不斷滴注滲硼劑，使工件表層形成所需的滲硼層。
三個實施例的加熱溫度、保溫時間、滲硼劑滴量、甲醇滴量和所測工件硬度、滲層深度見表1。表1滲硼工藝參數及滲層性能
權利要求
1.一種鋁青銅滴注式滲硼工藝，其特征是，包括以下步驟1)滲硼準備采用普通滴注式氣體滲碳爐，將制備好的滲硼劑和甲醇分別放入兩個容器內，對氣體滲碳爐加溫，當爐內溫度升至740 — 760°C時，開始向氣體滲碳爐內滴注甲醇及滲硼劑，排除爐內原有氣體，并繼續升高爐內溫度；2)工件裝爐當爐內溫度升至840 - 880°C的滲硼溫度時，將待滲硼處理的工件裝入氣體滲碳爐內， 裝爐完畢繼續升高爐內溫度，同時繼續滴注甲醇和滲硼劑；3)工件滲硼當爐內溫度再次升至840 - 880°C的滲硼溫度時，工件表面開始滲硼，根據工件表面所需滲層厚度不同，保持840 - 8800C的滲硼溫度3 - 8小時，在此過程不斷滴注滲硼劑，使工件表層形成所需的滲硼層。
2.如權利要求1所述鋁青銅滴注式滲硼工藝，其特征是，所述滲硼劑由硼酸三甲酯、還原劑和稀釋劑制備而成。
3.如權利要求2所述鋁青銅滴注式滲硼工藝，其特征是，所述還原劑是氯化稀土，所述滲硼劑中氯化稀土與硼酸三甲酯的重量比為1 :20 — 1 :30。
4.如權利要求2所述鋁青銅滴注式滲硼工藝，其特征是，所述稀釋劑為甲醇，所述滲硼劑中甲醇與硼酸三甲酯的體積比為1 :1 一 1 :1. 5。
全文摘要
本發明公開了一種鋁青銅的滴注式氣體滲硼工藝，包括以下步驟1)滲硼準備，將滲硼劑和甲醇分別放入兩個容器內，當氣體滲碳爐爐溫升至740－760℃時，開始向爐內滴注甲醇及滲硼劑，排氣并升高爐內溫度；2)當爐內溫度升至840－880℃時，將工件裝入爐后繼續升高爐溫，同時繼續滴注甲醇和滲硼劑；3)當爐溫再次升至840－880℃時開始滲硼，保持該滲硼溫度3－8小時，在此過程不斷滴注滲硼劑，使工件表層形成所需的滲硼層。本發明的優點是滲硼后提高了工件的硬度、耐磨性和耐蝕性，且滲層可控，工藝簡單，操作方便，滲硼后工件無需清理，生產效率高，勞動強度低，實用性強。
文檔編號C23C8/08GK102277553SQ201110253509
公開日2011年12月14日 申請日期2011年8月31日 優先權日2011年8月31日
發明者吳晶, 紀嘉明, 魯遠勇 申請人:江蘇大學, 鎮江匯通金屬成型有限公司