[其他]一種稀土、碳、氮共滲化學熱處理滲劑

無效

• 申請號: 87101329
• 申請日: 1987-04-29
• 公開（公告）號: CN87101329A
• 公開（公告）日: 1988-11-09
• 發明（設計）人: 王世清;王成國;王立鐸;劉黎明;喬毅南
• 申請（專利權）人: 山東工業大學
• 主分類號: C23C12/02
• 分類號: C23C12/02
• 代理公司: 山東省高等院校專利事務所
• 代理人: 耿慶章

本發明屬金屬表面熱處理，是一種加入稀土有機金屬化合物的稀土、碳、氮共滲化學熱處理滲劑。

目前，碳、氮共滲作為一種金屬表面強化工藝，在礦山機械、化工機械、紡織機械、動力機械以及齒輪、軸承、傳動軸等耐磨、耐疲勞的零部件生產中得到了廣泛的應用。但由于該工藝共滲時間長，能源消耗較大，而且滲層組織分布不宜控制，使得產品質量不夠穩定。近年來，人們利用稀土元素所特有的化學活性，將稀土加入鋼中，可明顯改善鋼的耐磨性和抗疲勞性能。1985年4月1日哈爾濱工業大學研究出“稀土、碳、氮三元共滲，稀土、碳二元共滲化學滲劑及配方”，并向中國專利局提出了專利申請，專利申請號85100594。該項申請專利的滲劑成份為氯化稀土、甲醇、甲酰銨、尿素和絡合劑。該滲劑具有滲速快、節省能源、成本低等優點。但由于滲劑中加入的氯化稀土吸水性強，而且比放射性高，滲劑中加入的尿素還易出現結焦現象，在工藝實施中容易堵塞滴注設備，不易于操作。

本發明的目的在于克服上述稀土、碳、氮共滲的化學滲劑中存在的缺點，提供一種配制簡單，滲速快，滲劑性能穩定，易于操作的稀土、碳、氮共滲化學熱處理滲劑。

本發明的要點在于所提供的稀土、碳、氮共滲化學熱處理滲劑是由稀土有機金屬化合物、甲醇、甲酰銨、四氯化碳等成份組成。該滲劑中的稀土有機金屬化合物為羧酸稀土或環琓酸稀土。

在金屬表面進行稀土、碳、氮共滲的化學熱處理過程中，由于稀土具有強烈的化學活性，它會加快甲醇、甲酰銨、四氯化碳等滲劑的分解以及活性碳、氮原子被金屬表面吸收和擴散等化學熱處理過程。稀土與氧有較大的親合力，當稀土吸附在金屬表面，就會奪取金屬表面鈍化膜中的氧，起到了凈化金屬表面和消除鈍化膜的作用，從而有利于使活性碳、氮原子被金屬表面吸收。另一方面，稀土與氧結合，在金屬表面形成的稀土氧化物為多孔性疏松物質，它的比表面積增大，表面的形核幾率增加，使更多的活性碳、氮原子吸附在稀土氧化物上，增大活性碳、氮原子的濃度，使之擴散進入到金屬表面，實現了稀土、碳、氮共滲。該化學熱處理滲劑中的甲醇為稀釋劑;甲酰銨提供活性碳、氮原子;稀土有機金屬化合物（羧酸稀土，或環琓酸稀土）除提供稀土金屬原子外，還可起到活化、催化作用;四氯化碳為助催劑，同時有助于稀土有機金屬化合物的溶解。

該化學熱處理滲劑的配比為，在500毫升的甲醇中加入20～40毫升羧酸稀土;在1000毫升甲酰銨時，羧酸稀土為40～80毫升;5～15毫升的四氯化碳中加入10～20毫升的羧酸稀土。在上述滲劑的配制中，也可用環琓酸稀土代替羧酸稀土。

該化學熱處理滲劑的配制方法為：（1）將四氯化碳溶于羧酸稀土或環琓酸稀土。（2）將混合后的四氯化碳與羧酸稀土或環琓酸稀土溶液溶于甲醇。（3）將甲酰銨溶于上述（2）中。

采用本發明配制的滲劑對20鋼，20CrMnTi鋼進行稀土、碳、氮共滲，與常規碳、氮共滲工藝相比，有以下效果：

1、滲速可提高15～25%;

2、鋼表面碳、氮濃度提高;

3、鋼表層碳化物分布均勻，馬氏體針細小，亞表層內殘余奧氏體明顯增多;

4、處理鋼件的硬度提高HRC2～4，接觸疲勞強度提高10～20%。

本發明加入稀土有機金屬化合物的稀土、碳、氮共滲化學熱處理滲劑，具有滲劑配制簡單，滲劑性能穩定，工藝效果顯著，易于操作，勞動條件好等優點。采用該滲劑可大大提高金屬表面的耐磨性和抗疲勞強度，與碳、氮共滲工藝相比，滲速可提高15～25%，接觸疲勞強度提高10～20%，從而大大節省了能源，提高產品質量，經濟效益顯著。