[发明专利]一种Ni基高温合金的表面渗硼剂及其使用方法

说明书

技术领域

本发明属于材料表面改性领域，具体地说是一种Ni基高温合金的表面渗硼剂及其使用方法。

背景技术

材料表面渗硼技术极大提高了材料表面硬度，从而增强材料表面耐磨性，被广泛应用于具有耐磨要求的机械零件中。对于Ni基高温合金材料的表面渗硼，常用于钢的渗硼剂及工艺对合金渗层质量无法满足渗硼要求，常出现渗层薄，易脱落的现象。

发明内容

本发明的目的在于提供一种Ni基高温合金的表面渗硼剂及其使用方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种Ni基高温合金的表面渗硼剂，渗硼剂由无定型硼粉、活化剂和填充剂组成；其中，活化剂为氟铝酸钠和氧化铈；填充剂为碳化硅。

所述渗硼剂按质量百分比计，5-6％的95％（质量）无定形硼粉（分子式B）、5-6％氟铝酸钠（分子式Na₃SiF，Na₃AlF₆）、2-3％氧化铈（分子式Ce₂O₃）和88-85％碳化硅（分子式SiC）。

Ni基高温合金的表面渗硼剂的使用方法，将预处理后高温合金试样埋入渗硼剂中后置于密闭容器中，将密闭容器装入预热至500±10℃的电炉中，以100±10℃/h的加热速度加热至960±10℃，保温17-18h，随后炉冷至600±10℃，将密闭容器出炉空冷，冷却至100℃以下，再打开容器冷却至室温，进而使渗硼剂中硼元素的扩散渗入基体表面形成渗硼层。（各参数请用范围值）

所述密闭容器，由筒体与盖板组成，所述筒体上端面设有密封槽，盖板上设有密封圈，密封槽与密封圈相互契合使筒体与盖板有效密封。

所述高温合金试样渗硼面加工成粗糙度3.2以下，而后用丙酮清洗。

所述预处理后高温合金试样渗硼面的渗硼剂厚度5-6cm。

本发明的优点与积极效果为：

1.本发明得到的高温合金GH4169专用渗硼剂组分对合金渗硼效果好，渗层深度大，硬度高、渗层牢固。

2.本发明渗硼剂组分全部为粉末物质，配置简单，渗后清理容易。

3.本发明是根据高温合金GH4169热处理工艺特点而设计的渗硼工艺，保证合金内部热处理性能，同时使渗硼层质量达到最佳

4.本发明渗硼工艺采用密封配合筒式装置，保证工装充分密封，渗硼气氛稳定。

附图说明书

图1为本发明实施例提供的渗硼处理的专用装置示意图。其中，1.渗硼剂，2.试样，3.盖板，4.筒体。

图2为本发明实施例提供的Ni基高温合金的表面渗硼剂渗硼工艺曲线图。

图3A为本发明实施例提供的原渗硼试样图。

图3B为本发明实施例提供的渗硼处理后硼试样图。

图4为本发明实施例提供的渗硼层硬度曲线图。

具体实施方式

下面结合图1、图2对本发明作进一步详述。

实施例1

渗硼剂由无定型硼粉、活化剂和填充剂组成；其中，活化剂为氟铝酸钠和氧化铈；填充剂为碳化硅。上述各物质为粉末，将上述各粉末物质均匀混合。

所述渗硼剂按重量百分比计，5％的95％（质量）无定形硼粉（分子式B）、5％氟铝酸钠（分子式Na3SiF，Na3AlF6）、2％氧化铈（分子式Ce₂O₃）和88％碳化硅（分子式SiC）。

采用上述渗硼剂对合金GH4169表面的渗硼处理：（参见图2）

所述高温合金试样渗硼面按常规方式（如用具有流动性的粘弹性材料（由聚合物载体和磨料组成）对工件进行表面抛光和去毛刺的处理工艺）加工成粗糙度3.2，而后用丙酮、乙醇清洗，干燥后，待用；

将预处理后高温合金试样埋入渗硼剂中后置于密闭容器中，将密闭容器装入预热至500℃的电炉中，以100℃/h的加热速度加热至960℃，保温17h，随后炉冷至600℃，将密闭容器出炉空冷，冷却至100℃以下，再打开容器冷却至室温，取出合金试样进而使渗硼剂中硼元素的扩散渗入基体表面形成渗硼层。

所述高温合金GH4169为镍-铬-铁基高温合金，可通过沉淀析出来强化，具有良好的高温蠕变强度，较高的耐腐蚀和抗氧化性能，难加工。

渗硼处理装置，由主体与盖板组成，所述主体上部与盖板上分别设有相互契合的凸起与凹槽，使两者能够有效密封。将基体与渗硼剂装入箱体，并填满碳化硅（SiC），再在主体与盖板连接处用高温黏土将进行密封（参见图1）。