[其他]金屬平面高頻加熱膏劑滲硼法及裝置

無效

• 申請號: 86105997
• 申請日: 1986-09-06
• 公開（公告）號: CN86105997A
• 公開（公告）日: 1988-03-23
• 發明（設計）人: 陳力展;譚黎民
• 申請（專利權）人: 第二汽車制造廠
• 主分類號: C23C8/68
• 分類號: C23C8/68;C23C8/70
• 代理公司: 第二汽車制造廠專利事務所
• 代理人: 陳桂祥

一種金屬平面高頻加熱膏劑滲硼的方法及裝置。

本發明屬于向金屬表面滲入非金屬元素的方法及裝置。

現有技術中，在金屬表面滲硼主要采用擴散法，包括固體滲硼，液體滲硼和氣體滲硼。這幾種滲硼方式均存在滲硼時間長、滲層淺等缺點。而且不能穩定地得到Fe₂B單相滲層。一般只能到FeB和Fe₂B的雙相組織，表層是FeB，次層是Fe₂B，由于兩者的膨脹系數有很大的差異，所以在交界的FeB相處處于拉應力狀態，易產生顯微裂紋。即使得到單相的FeB，也屬脆性相。近年來的研究發現，α-Fe、Fe₂B和Fe₃（C.B）的三元共晶組織具有高的硬度和良好的韌性，因此，許多國家開始研究超高頻感應加熱滲硼，出現了溫度高于1100℃共晶點的滲硼工藝。但由于膏劑配方不適當和感應器存在的問題，滲層深只在0.15～0.20mm之間（參見《MИTOM》1982、5）。又由于平面感應加熱功率大，金屬表面呈熔融狀態，不免凹凸不平，須留有足夠的磨削余量（約0.15mm），故滲硼層仍嫌太淺。而為提高表面的平整度就應盡量縮短加熱時間，提高加熱效率，因此不得不在感應器上加導磁體，而導磁體在200℃時就要失效。顯然，1100℃高溫下的幅射熱，足以使導磁體的溫度超過200℃而失效。

本發明的目的，就是針對現有技術存在的問題，精選出高效的滲硼劑，提出一種新的滲硼方法，并相應地設計一種能在高溫下正常工作的感應器，以獲得性能良好、滲層較深的具有共晶組織的金屬零件。

本發明設計的液冷導磁體感應器（如圖1），即將導磁體〔1〕和感應線圈〔2〕的有效部分放入以石英玻璃〔4〕為底的盒〔5〕內，四周用聚氯乙烯或其它材料粘結而成。靠輸送管〔8〕通入液流（如水、液態氫或氮、水質冷卻液等）強制循環冷卻導磁體〔1〕，使導磁體〔1〕不受高溫熱幅射的影響而正常工作。同時，石英玻璃〔4〕具有一定的耐熱能力。在石英玻璃〔4〕和導磁體〔1〕的感應線圈〔〔2〕間靠墊片〔3〕留有0.5mm左右的間隙，以保證液流暢通。

本發明選用B₄C、NaBF₄（或KBF₄）和Al₂O₃為滲硼劑的主要成分，加Al₂O₃是為了增加膏劑的透氣性。滲硼膏劑的重量比為B₄C50～90%，NaBF₄（或KBF₄）5～30%、Al₂O₃3～20%，配制成粉末混合物，用25%的松香酒精溶液調成膏劑。將膏劑均勻的涂敷在所須滲硼的金屬零件的表面，厚度以0.6～0.8mm為宜，并烘干。

將帶有滲硼劑的金屬零件〔7〕夾持在淬火機床的旋轉工作臺上，滲硼表面與導磁體線圈〔2〕的距離約4.1～4.5mm。其中，空氣間隙〔6〕約為2.1～2.5mm，石英玻璃〔4〕厚不超過1.5mm，墊片〔3〕厚度不少于0.5mm。通過試驗選擇適宜的電參數，進行超音頻感應加熱。使用超音頻感應電流發生設備。使工件旋轉以便加熱均勻，轉速在30～60轉/分或視情況而定。感應加熱一分鐘左右就可得到深為0.25～0.43mm的滲硼層。滲后淬入油中。

在滲硼劑中用KBF₄和NaBF₄的效果相似，但采用NaBF₄的配方比采用KBF₄的配方滲硼深可提高30%。

對附圖的說明：

附圖1為液冷感應器的示意圖。

本發明采用上述的方法及設備，收到了明顯的效果：

1、滲硼工藝簡單，操作方便。

2、滲渡時間短、滲層深達0.25～0.43mm以上，留有足夠的精加工余量。

3、金屬零件滲硼后的金相組織細密，硬度高，韌性好，不易開裂，不易剝落，提高了抗磨擦能力。

4、本方法還可以用于較長平面的逐步推進連續加熱滲硼。

本發明以45鋼制成的汽油發動機挺桿體端面滲硼為最佳實施例。作為最佳實施例，本發明采用水冷感應器（即靠水流冷卻導磁體）。

1、裝置：CYP-100-C型超音頻感應加熱裝置，輸出功率100KVA，頻率100～150KHZ;水冷感應器、淬火機床等。

2、滲硼劑成分（重量百分比）：