專利名稱：一種耐磨組合件的滲硼方法
技術領域：
本發明涉及硬質合金的表面處理領域，尤其涉及一種耐磨組合件的滲硼方法。
背景技術：
滲硼技術是在高溫下使硼元素滲入金屬表面，以獲得硼化合物硬質滲硼層的一種化學熱處理技術。這種技術的滲層厚度為20um 150um，滲層硬度與硬質合金硬度接近，具有優異的抗磨粒磨損和抗沖蝕性能，并能提高材料的抗化學腐蝕性能和提高產品壽命，因此滲硼技術廣泛應用于鋼件的強化處理中。現有的滲硼方法有固體滲硼、氣體滲硼和液體滲硼，在金屬表面滲硼主要采用固體滲硼和液體滲硼。液體滲硼是采用外熱式坩堝爐內硼砂鹽浴，滲硼時工件整體吊掛在硼砂鹽浴中進行滲硼，滲硼溫度在1000°C左右。固體滲硼是將工件埋入固體滲硼劑放入感應加熱爐中加熱，加熱溫度一般為850°C 1050°C,保溫時間為3h 6h。固體滲硼適用于幾何形狀復雜，包括帶有小孔、螺紋和盲孔的零件；液體滲硼適用于幾何形狀簡單而滲硼后需淬火處理以提高基體強度的零件。耐磨組合件常采用固體滲硼法，以提高耐磨組合件表面的耐磨損、耐腐蝕和使用壽命。耐磨組合件是由兩種不同的合金材料通過銅焊連接而成的，合金材料一般由碳化鎢、粘結相鈷和碳組成。耐磨組合件的滲硼方法是將耐磨組合件埋入固體滲硼劑、置于近密閉滲硼容器，放入感應加熱爐中，對爐子抽真空達到IOOPa以上，停止抽真空，充入惰性氣體或氫氣，爐內氣體達到壓力后，開始感應加熱，滲硼溫度為800°C 1300°C。此方法在合金表面形成了一層化學氣相沉積的薄膜涂層，提高了合金工作面的耐磨損、耐腐蝕性和使用壽命，但是組合件之間采用銅焊連接，在耐磨組合件固體滲硼的過程中，滲硼溫度接近銅焊溫度，因此整體滲硼后組合件焊接區出現熔焊脫落，影響組合件的連接強度，同時滲硼過程中擴散出來的鈷易于沉積而阻礙硼原子的滲入和附著，從而影響滲硼效果。
發明內容
本發明解決的技術問題在于提供一種滲硼效果較好且不影響耐磨組合件連接強度的滲硼方法。有鑒于此，本發明公開了一種耐磨組合件的滲硼方法，包括以下步驟a)采用熱噴槍對耐磨組合件進行預熱，使耐磨組合件表面溫度達到800°C 850 0C ；b)將滲硼劑噴涂至步驟a)得到的耐磨組合件的表面，得到表面滲硼的耐磨組合件。優選的，所述耐磨組合件由硬質合金件與不銹鋼件通過銅焊連接組合而成。優選的，所述耐磨組合件裝卡在旋轉工作臺上。優選的，步驟a)中所述熱噴槍的加熱溫度為900°C 1000°C。優選的，所述滲硼劑置于熱噴槍的置料筒內。
優選的，步驟b)中所述滲硼劑為無水硼砂、碳酸鈉和稀土。優選的，步驟b)之后還包括將所述表面滲硼的耐磨組合件采用熱噴槍再次加熱，并保溫。
優選的，所述保溫的保溫時間為Imin 2min。本發明提供了一種耐磨組合件的滲硼方法，包括以下步驟a)采用熱噴槍對耐磨組合件進行預熱，使耐磨組合件表面溫度達到800°C 850°C;b)將滲硼劑噴涂至步驟a)得到的耐磨組合件的表面，得到表面滲硼的耐磨組合件。本發明提供的滲硼方法，先用熱噴槍對耐磨組合件進行預熱，使工件表面溫度較高，工件內部溫度低于表面溫度，不會對組合件銅焊連接處造成影響，更不會出現焊接區熔焊脫落的現象，影響組合件的連接強度，耐磨組合件預熱后，組合件表面粘結劑鈷熔解晶間擴張為硼原子的滲入提供了空間；隨后將滲硼劑噴涂至組合件的表面，滲硼劑在高溫下發生反應產生活性硼原子，與表面熔解的鈷原子和鎢原子結合成化合物，形成了硼化合物的滲硼層。此方法對工件預熱后則進行噴涂的操作，避免了長時間的埋入式加熱造成鈷沉積影響硼原子滲入的問題，使耐磨組合件表面具有較好的滲硼效果。
圖I為本發明耐磨組合件的結構示意圖；圖2為耐磨組合件裝卡在旋轉工作臺的示意圖；圖3為耐磨組合件滲硼層的XRD圖；圖4為耐磨組合件滲硼層的低倍金相圖譜；圖5為耐磨組合件滲硼層的高倍金相圖譜；圖6為耐磨組合件滲硼層的斷面線掃描圖譜。
具體實施例方式為了進一步理解本發明，下面結合實施例對本發明優選實施方案進行描述，但是應當理解，這些描述只是為進一步說明本發明的特征和優點，而不是對本發明權利要求的限制。本發明實施例公開了一種耐磨組合件的滲硼方法，包括以下步驟a)采用熱噴槍對耐磨組合件進行預熱，使耐磨組合件表面表面溫度達到800°C 850 0C ；b)將滲硼劑噴涂到步驟a)得到的耐磨組合件的表面，得到表面滲硼的耐磨組合件。步驟a)為耐磨組合件預熱的過程，本發明采用熱噴槍對耐磨組合件進行預熱，使耐磨組合件表面溫度較高，達到表面粘結劑鈷的晶間熔解，為后續的噴涂做準備。所述耐磨組合件優選為由硬質合金件與不銹鋼件通過銅焊連接組合而成。為了使耐磨組合件能夠均勻受熱，作為優選方案，所述耐磨組合件裝卡在旋轉工作臺上，整個過程中，工作臺一直處于旋轉工作狀態。為了保證耐磨組合件粘結劑鈷能夠充分熔化，達到晶間熔解，所述熱噴槍的加熱溫度優選為900°C 1000°C。在耐磨組合件預熱后，步驟b)為耐磨組合件表面噴涂的過程，將滲硼劑噴涂到預熱的耐磨組合件的表面，得到表面滲硼的耐磨組合件。為了使滲硼的操作更加方便，作為優選方案，所述滲硼劑置于熱噴槍的置料筒內。所述滲硼劑優選為無水硼砂、碳酸鈉和稀土。上述組分的滲硼劑能夠提高滲層的硬度，增加滲層的厚度。作為優選方案，步驟b)之后還包括將所述表面滲硼的耐磨組合件采用熱噴槍再次加熱，并保溫。滲硼后的再次加熱使硼原子分布均勻，形成均勻的滲硼層。所述保溫的保溫時間優選為Imin 2min。本發明提供的滲硼方法，先用熱噴槍對耐磨組合件進行預熱，使工件表面溫度較高，工件內部溫度變化不大，不會對組合件銅焊連接處造成影響，更不會出現焊接區熔焊脫落的現象，影響組合件的連接強度；耐磨組合件預熱后，組合件表面粘結劑鈷的晶間熔解為 硼原子的滲入提供了空間，隨后將滲硼劑噴涂至組合件的表面，滲硼劑在高溫下發生反應產生活性硼原子，與表面熔解的鈷原子和鎢原子結合成化合物，形成了硼化合物的滲硼層。此方法對工件預熱后則進行噴涂的操作，避免了長時間的加熱造成鈷沉積影響硼原子滲入的問題，使耐磨組合件表面具有較好的滲硼效果。為了進一步理解本發明，下面結合實施例對本發明提供的滲硼方法進行詳細描述，本發明的保護范圍不受以下實施例的限制。實施例Ia)將耐磨組合件用臺階芯棒配合并裝夾在旋轉工作臺上，如圖I和圖2所示，圖I為耐磨組合件的結構示意圖，圖2為耐磨組合件裝卡在工作臺的示意圖，圖中01為鎢鈷合金件，02為不銹鋼件，03為耐磨組合件的工作面，05為工件穿心軸。b)將調配好的無水硼砂、碳酸鈉和稀土置于熱噴槍的置料筒內；c)啟動旋轉工作臺并點燃噴槍對工件外表面均勻加熱，并用數顯感應測溫儀檢測檢測表面溫度，溫度達到850°C時開始在工件圓周上均勻噴涂滲硼劑，形成有滲硼層的耐磨組合件；d)噴涂完畢后再次對工件表面用噴槍火焰均勻加熱保溫2min，使硼原子滲透分布均勻，自然冷卻，即得到具有滲硼層的耐磨組合件。將步驟d)制備的耐磨組合件的表面進行X射線衍射分析、金相分析及能譜分析，如圖3、圖4、圖5和圖6所示。圖3為耐磨組合件滲硼層的XRD圖譜，圖3中 曲線表示滲硼層中含有WC，▲曲線表示滲硼層中含有CoWB，★曲線表示滲硼層中含有CoW2B2, □表示滲硼層中含有CoB。圖4為耐磨組合件滲硼層的低倍金相圖，其中白色區域中黑點區部分為硼原子滲入區，滲硼層厚度為13um 38um。圖5為耐磨組合件滲硼層的高倍金相圖，圖中小黑塊為滲入合金的硼原子，由此可看出硼原子在基體組織中均勻分布。圖6為耐磨組合件滲硼后斷面線掃描圖譜，圖譜中顯示滲硼層中存在硼原子和鈷原子。以上實施例的說明只是用于幫助理解本發明的方法及其核心思想。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以對本發明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發明權利要求的保護范圍內。對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
權利要求
1.一種耐磨組合件的滲硼方法，包括以下步驟a)采用熱噴槍對耐磨組合件進行預熱，使耐磨組合件表面溫度達到800°C 850°C； b)將滲硼劑噴涂至步驟a)得到的耐磨組合件的表面，得到表面滲硼的耐磨組合件。
2.根據權利要求I所述的滲硼方法，其特征在于，所述耐磨組合件由硬質合金件與不銹鋼件通過銅焊連接組合而成。
3.根據權利要求I所述的滲硼方法，其特征在于，所述耐磨組合件裝卡在旋轉工作臺上。
4.根據權利要求I所述的滲硼方法，其特征在于，步驟a)中所述熱噴槍的加熱溫度為900。。 1000。。。
5.根據權利要求I所述的滲硼方法，其特征在于，所述滲硼劑置于熱噴槍的置料筒內。
6.根據權利要求I所述的滲硼方法，其特征在于，步驟b)中所述滲硼劑為無水硼砂、碳酸納和稀土。
7.根據權利要求I所述的滲硼方法，其特征在于，步驟b)之后還包括將所述表面滲硼的耐磨組合件采用熱噴槍再次加熱，并保溫。
8.根據權利要求7所述的滲硼方法，其特征在于，所述保溫的保溫時間為Imin 2min。
全文摘要
本發明提供一種耐磨組合件的滲硼方法，包括以下步驟a)采用熱噴槍對耐磨組合件進行預熱，使耐磨組合件表面溫度達到800℃～850℃；b)將滲硼劑噴涂至步驟a)得到的耐磨組合件的表面，得到表面滲硼的耐磨組合件。在耐磨組合件滲硼時，先用熱噴槍對耐磨組合件進行預熱，使工件表面溫度較高，工件內部溫度低于表面，不會對組合件銅焊連接處造成影響，不會影響組合件的連接強度，耐磨組合件預熱后，隨后將滲硼劑噴涂至組合件的表面，滲硼劑在高溫下發生反應產生活性硼原子，與表面熔解的鈷原子和鎢原子結合成化合物，形成了硼化合物的滲硼層。
文檔編號C23C8/68GK102634752SQ201210134538
公開日2012年8月15日 申請日期2012年5月3日 優先權日2012年5月3日
發明者劉彬, 徐躍華 申請人:株洲西迪硬質合金科技有限公司