專利名稱：鋼表面的固體粉末鈦-鋁二元共滲方法
技術領域：
本發明屬于金屬表面化學熱處理方法。
鋼的表面經鈦-鋁二元共滲熱處理后，鋼的表面形成鈦—鋁合金擴散層，具有良好的耐熱、耐磨性，在檸檬酸，酒石酸，環烷酸等有機溶液中及高溫硫，硝酸、鹽溶液里具有良好的耐蝕性，明顯優于碳鋼、滲鋁鋼，滲鈦鋼及1cr18Ni9Ti不銹鋼，尤其在30％氫氧化鈉溶液中，其耐蝕性超過1Cr18Ni9Ti近9倍，因此鈦-鋁二元共滲鋼在石油、化工、電力、造船等行業具有廣泛的應用。
目前，國內對鋼表面的固體粉未鈦-鋁二元共滲工藝尚未有報道，國外采用鋁和二氧化鈦及鹵化物配比組分進行鈦-鋁二元共滲，其共滲劑和工藝方法存在以下問題1)在工藝熱處理過程中，滲劑易于板結，造成工件表面滲層鈦-鋁含量時高、時低不均勻，滲層質量的連續性難以控制，產品質量也就無法保證。2)工藝所采用滲劑配比簡單、不合理，造成滲劑不能重復使用，浪費大，滲劑易于氧化，對工藝所采用熱處理設備要求嚴格，成本高。3)工藝操作過程中有腐蝕氣體排出，直接損傷加熱設備及危害人的身體健康。
本發明的目的即是為了克服上述鈦-鋁二元共滲方法的缺點，提出一種滲劑配方合理，能有效保證產品質量、滲劑又能重復使用的鋼表面鈦-鋁二元共滲方法，并使其具有操作方便、安全，可避免設備與人體損害的特點。
本發明的要點在于該方法所采用的鈦-鋁二元共滲劑的配方為(重量百分比)4～10％三氟化鋁+5～10％二氧化鈦+0.1～2％氯化銨+物料(余量)，其中物料的配比(重量百分比)為45～70％活性硅酸鋁分子篩微球+55～30％鋁-鈦-鐵三元合金粉，其中三氟化鋁細度可為φ0.152～0.066，二氧化鈦φ0.152～0.066，活性硅酸鋁分子篩微球φ0.02～0.2，鋁-鈦-鐵三元合金粉φ0.152～0.066。
本發明由于采用了帶有物料組成的滲劑配比，特別是物料的配比組分為鋁-鈦-鐵三元合金粉與活性硅酸鋁分子篩微球的混合物。物料中加入鋁-鈦-鐵三元合金粉，使得滲劑在工藝加熱過程中，有效避免了滲劑中鋁——鈦有效元素的損失，達到滲劑能夠重復使用，同時，解決了滲劑在工藝熱處理過程中的結塊現象，保證了滲層的連續性；物料中加入活性硅酸鋁分子篩微球，使滲劑整體比重大大減小，滲劑各組分更加容易混合均勻，進一步保證了滲層質量。
滲劑中加入三氟化鋁，不但提供了活性鋁原子，而且還是很好的催滲劑與潔污劑；加入二氧化鈦，使滲劑中鈦含量的平衡得以保證。滲劑中加入氯化銨起催滲劑作用。
本發明的工藝操作過程首先將所加工試件放入鈦-鋁二元共滲箱內，裝入滲劑、封蓋，然后將裝好的滲箱放置加熱爐內，加熱溫度為900～1100℃，時間視所需滲層厚度而定，一般為4～12小時，然后加以冷卻。
附
圖1提供了鈦——鋁二元共滲箱的結構示意圖。
鈦——鋁二元共滲箱的結構主要包括有箱蓋1、隔板3、箱體4，箱蓋1具有上下兩層蓋板，兩層蓋板之間構成緩沖倉6，箱蓋上蓋板開置有導氣孔5，下蓋板上開置有導氣孔7、8，箱體內設置隔板3，隔板3上開置有導氣孔9，在隔板3上放置鎂與氧化鎂的混合密封填充物料2，使得在工藝加熱過程中滲劑所產生的有害氣體HF，HCL與鎂發生置換反應，產生鎂鹽與氫氣，避免了加熱爐內構件的腐蝕損壞及對人體健康的影響，同時對箱體外來氧進行氧化反應，生產氧化鎂，有效地阻止滲劑的燒損，導氣孔中塞有耐高溫纖維棉，用于阻止滲劑與密封填充料的混合及起密封作用。
實施例1試件為φ25×2.5×380的無縫鋼管，材質20#鋼，滲劑配方重量百分比為三氟化鋁8％二氧化鈦5％氯化銨 0.5％鈦-鋁-鐵三元合金粉 39.5％活性硅酸鋁分子篩 50％加熱溫度 950℃時間4小時滲層厚度 0.1mm滲層表面顯微硬度 4016MPa滲層表面鋁含量16％(重量百分比)滲層表面鈦含量14％(重量百分比)滲件表面美觀，呈銀灰色，滲層連續，致密。實施例2試件為50×25×3的試片，材質為A3鋼滲劑配方重量百分比三氟化鋁 10％二氧化鈦 10％氯化銨1％鈦-鋁-鐵三元合金粉45％活性硅酸鋁分子篩 35％加熱溫度 1050℃時間5小時滲層厚度 0.2mm滲層表面顯微硬度 4016MPa滲層表面鋁含量20％滲層表面鈦含量18％滲件表面美觀，呈銀灰色，滲層連續，致密。
權利要求
1.一種鋼表面的固體粉未鈦-鋁二元共滲方法，將工件置于鈦-鋁二元共滲箱的共滲劑中，加熱進行鈦-鋁共滲處理，加熱溫度為900～1100℃，時間為4-12小時，然后冷卻，其特征在于鈦-鋁二元共滲劑的組成為三氟化鋁、二氧化鈦、氯化銨和物料，其配比(重量百分比)為4～10％三氟化鋁+5～10％二氧化鈦+0.1～2％氯化銨+物料(余量)；物料的組成及配比(重量百分比)為45％活性硅酸鋁分子篩微球+55～30％鋁-鈦-鐵三元合金粉。
2.根據權利要求1所述的鋼表面的固體粉末鈦-鋁二元共滲方法，其特征在于鈦-鋁二元共滲箱的結構主要包括有箱蓋(1)、隔板(3)、箱體(4)，箱蓋(1)具有上下兩層蓋板，兩層蓋板之間構成緩沖倉(6)，箱蓋上蓋板開置有導氣孔(5)，下蓋板上開置有導氣孔(7)(8)，箱體內設置隔板(3)，隔板(3)上開置有導氣孔(9)，在隔板(3)上放置鎂與氧化鎂的混合密封填充物料(2)，用以吸收腐蝕氣體。
全文摘要
本發明提供了一種鋼的固體粉末鈦-鋁二元共滲方法。該工藝采用的鈦-鋁二元共滲劑配比為4～10％三氟化鋁+5～10％二氧化鈦+0.1～2％氯化銨+物料(余量)，其中物料的配比為45～70％活性硅酸鋁分子篩微球+55-30％鋁-鈦-鐵三元合金粉；該工藝所采用滲箱的箱體上部設置有隔板，隔板上放置氧化鎂與鎂的混合物料，用于吸收腐蝕氣體，并開設有導氣孔，緩沖倉，用以將各種反應氣體排出。
文檔編號C23C10/52GK1153831SQ9610171
公開日1997年7月9日 申請日期1996年1月5日 優先權日1996年1月5日
發明者趙廣亮, 錢士利, 黃月義 申請人:趙廣亮