CN103882373A - 镧—氮共渗稀土催渗剂 - Google Patents
镧—氮共渗稀土催渗剂 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103882373A CN103882373A CN201410155284.1A CN201410155284A CN103882373A CN 103882373 A CN103882373 A CN 103882373A CN 201410155284 A CN201410155284 A CN 201410155284A CN 103882373 A CN103882373 A CN 103882373A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- rare earth
- penetration
- lanthanum
- activator
- nitrogen
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Abstract
镧—氮共渗稀土催渗剂，它涉及一种化学热处理渗氮催渗剂。为解决前期的以镧铈稀土为主体的混合稀土催渗剂，在应用中存在稀土利用率较低，残渣量较大；催渗剂容易失效等缺陷。本发明镧-氮共渗稀土催渗剂采用下述成分按照重量百分比组成：氯化镧40～80％；氯化铵：10～50％；双氰胺5～30％；尿素：5～30％。稀土元素是以La为主体的氯化镧稀土，其中的镧(La)含量为：90～99％(La2O3／Re2O3)，其中铈(Ce)的含量小于5％(CeO2／Re2O3)。可以降低渗氮初期排气升温阶段对稀土催渗剂的影响，使稀土元素的挥发量更大，产生出更多的活性稀土原子，提高催渗功效，使其催渗作用稳定，本发明具有稀土利用率较高，产生的稀土残渣少，对渗氮前期排气工艺时间不敏感，催渗剂不容易失效，提高催渗效果等特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种化学热处理镧-氮共渗稀土催渗剂。
背景技术
渗氮是重要的化学热处理加工工艺，目前常常采用氨气作为渗氮气氛，在500～540℃温度区间内进行气体渗氮。虽然在渗氮过程中有些采用离子氮化，或者是真空炉渗氮工艺，但是主要的渗氮工艺仍然为井式炉气体氮化。
现有的井式炉气体渗氮工艺的特点是设备较为简单耐用，控制手段简单，对于一些特殊工件渗氮的适应性好，运行成本较低；但是也存在能耗较高，工艺时间冗长的缺点，一般的渗氮速度约为0.01mm／h，这是许多应用单位亟需要求改正的重要要求，另外对于部分氮化钢，一旦对表面硬度要求较高时，则对氮化工艺的控制难度增加。
稀土由于其原子的电子结构分布的特殊性，其电负性很低，化学活性很强，在化工行业常用做催化剂。试验证明，在化学热处理渗氮过程中，在一定条件下将稀土元素加入到渗氮炉内，可以使某些稀土元素与氮原子形成共渗，强化渗氮过程，加速氮原子向工件表面的渗入，从而提高了渗速，起明显的催渗作用，实践证明根据渗氮钢材质不同，可提高渗速30～60％。
稀土尽管其原子半径比铁原子大约40％，但由于电子结构分布的特殊性，在C、N、H、O等多元体系中极易产生极化或离子化，从而可以渗入到钢的表面层。研究指出，稀土是通过钢中的缺陷网络如晶界、亚晶界、错位线、空位等，以单原子或双原子形式进行扩散，并在这些缺陷网络偏聚，最终在钢中形成稀固溶液，起微合金化作用，使氮化物及金相组织细化，从而起到改善渗层组织和性能的作用。
以前常用的稀土催渗剂材料基本是镧铈氯化稀土(La：33％；Ce：66％)，我们通过生产实践与实验得知，该稀土催渗剂在使用中存在着稀土利用率较低，产生较大量的稀土残渣；对渗氮前期排气工艺时间敏感，容易造成催渗剂失效等缺陷，尤其是对于空间较大的渗氮炉，升温和排气时间较长，由于在催渗剂中含有较大量的稀土铈元素，而铈很容易发生变价，由Ce3+→Ce4+，容易生成稀土氯氧化物(ReOCl)，氯氧化稀土的挥发点增高，并且物理化学性能趋于稳定，这样就会导致稀土催渗剂失效。
根据稀土元素的性质研究，得知在稀土元素中镧(La)的化学活性最高，并且其只能形成3价态，其熔点要比元素铈(Ce)低很多，与H、N、B这些常用的化学热处理间隙元素的结合能力也大于镧系的其它元素，研究证明更适于化学热处理稀土催渗剂应用，并且其储量大，价格便宜，所以更适用于化学热处理稀土催渗剂应用。
发明内容
本发明的目的是针对现有稀土催渗剂存在的上述问题，提供一种稀土利用率较高，产生的稀土残渣少，对渗氮前期排气工艺时间不敏感，催渗剂不容易失效的镧-氮共渗稀土催渗剂。
本发明的镧-氮共渗稀土催渗剂的技术方案是：
镧-氮共渗稀土催渗剂由下述成分按照重量百分比组成：氯化镧40～80％；氯化铵：10～50％；双氰胺5～30％；尿素：5～30％。稀土元素是以La为主体的氯化镧稀土，其中的镧(La)含量为：90～99％(La2O3／Re2O3)，其中铈(Ce)的含量小于5％(CeO2／Re2O3)。氯化铵、双氰胺、尿素均为化学纯。镧-氮共渗稀土催渗剂为粉状或膏状混合物，由覆塑膜纸盒作为包装盒，浸蜡密封。
本发明镧-氮共渗稀土催渗剂中的主要稀土元素为镧(La)，其含量为90～99％(La／Re)，减少了铈元素的比例，其化学活性增加，加强催渗功能效果；研究证明其催渗功效可比用镧铈稀土制成的稀土催渗剂的催渗效果提高5～10％，并且重现性好；
本发明镧-氮共渗稀土催渗剂中添加双氰胺助剂，一方面减少了稀土用量，并且降低了催渗剂中的含氧量；另一方面降低了氯化镧混合物的挥发温度，在渗氮温度下更容易挥发分解，增大炉气中稀土催渗材料的浓度，提高催渗效果；
本发明由于大幅度降低了稀土铈元素的含量，克服了由于铈发生变价生成氯氧化物稳定物的可能性，降低了在工艺升温排气时由于炉气中含氧量较高，温度较高，铈化合物容易发生变价氧化，造成炉气条件对稀土催渗剂失效的敏感，提高了催渗效果的稳定性，并且提高了稀土催渗剂渗氮的应用适应性。
本发明具有稀土利用率较高，产生的稀土残渣少，对渗氮前期排气工艺时间不敏感，催渗剂不容易失效，提高催渗效果等特点。
附图说明
图1实验所用的基本渗氮工艺。
图2为42CrMo钢常规渗氮与镧稀土催渗剂和镧铈稀土催渗剂渗氮动力学曲线对比。
图3为38CrMoAl钢常规渗氮与镧稀土催渗剂和镧铈稀土催渗剂渗氮动力学曲线对比。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式的镧-氮共渗稀土催渗剂由下述成分按照重量百分比组成：氯化镧40～80％；氯化铵：10～50％；双氰胺5～30％；尿素：5～30％。其中的稀土为氯化镧稀土，稀土组分为：含镧(La)：90～99％(La2O3／Re2O3)，其中铈(Ce)的含量小于5％(CeO2／Re2O3)。
对照所用的固体稀土催渗剂为镧铈稀土催渗剂，其主要成分为：氯化稀土：40～80％；氯化铵：10～50％；尿素：5～30％，其中的稀土为镧铈氯化稀土，稀土组分为：含镧(La)：33％(La2O3／Re2O3)，含铈(Ce)66％(CeO2／Re2O3)。
对照所用的常规渗氮不加入任何稀土催渗剂。
具体实施方式二：本实施方式通过下述技术方案实现其发明目的：
一、试验条件：
1、渗氮设备：RN6-280-6井式气体渗氮炉。
2、工艺基本条件：氨流量：2.3～2.6m3／h，炉压：120～180mm水柱
3、试验材料：在正常渗氮作业时加入试验特制的38CrMoAl钢试块；和42CrMo钢试块；
4、稀土催渗剂分别为：镧稀土催渗剂；组成为：氯化镧40～80％；氯化铵：10～50％；双氰胺5～30％；尿素：5～30％。其中的稀土为氯化镧稀土，含镧(La)：90％(La2O3／Re2O3)，其中铈(Ce)的含量小于5％(CeO2／Re2O3)。
镧铈稀土催渗剂：组成为：氯化稀土：40～80％；氯化铵：10～50％；尿素：5～30％，其中的稀土为镧铈氯化稀土，稀土组分为：含镧(La)：33％(La2O3／Re2O3)，含铈(Ce)66％(CeO2／Re2O3)。
5、所进行的三种形式的渗氮试验分别为：常规渗氮试验；采用镧铈稀土催渗剂的稀土渗氮试验和采用镧-氮共渗稀土催渗剂的稀土渗氮试验，其基本工艺一致，装炉量基本一致。工艺如图1所示。
二、试验结果：
1、42CrMo钢三种试样条件下试验所得到的动力学曲线及渗氮速度：
在不同的渗氮条件下得到的动力学曲线情况可见图2。根据试验结果可以看出，采用相同工艺，加入稀土催渗剂与不加稀土催渗剂在渗氮速度上明显提高，采用镧铈稀土催渗剂的渗氮速度要比不加稀土的渗氮速度提高62％；而采用镧-氮共渗稀土催渗剂的渗氮要比不加稀土的渗氮速度提高67％，即采用镧-氮共渗稀土催渗剂的渗氮速度要比加入镧铈稀土催渗剂的渗氮速度提高8％；
2、38CeMoAl钢钢三种试样条件下试验所得到的动力学曲线及渗氮速度：
加入不同的有机稀土情况下的动力学曲线情况可见图3。根据试验结果可以看出，采用相同工艺，加入稀土催渗剂与不加稀土催渗剂在渗氮速度上明显提高，采用镧铈稀土催渗剂的渗氮速度要比不加稀土的渗氮速度提高31％；而采用镧-氮共渗稀土催渗剂的渗氮速度要比不加稀土的渗氮速度提高39％，即采用镧-氮共渗稀土催渗剂的渗氮速度要比加入镧铈稀土催渗剂的渗氮速度提高6％。
Claims (4)
1.镧-氮共渗稀土催渗剂，其特征在于它由下述成分按照重量百分比组成：氯化镧40～80％；氯化铵：10～50％；双氰胺5～30％；尿素：5～30％。
2.根据权利要求1所述的镧-氮共渗稀土催渗剂，其特征在于所述稀土元素是以La为主体的氯化镧稀土，其中镧(La)的含量为：90～99％(La2O3／Re2O3)，铈(Ce)的含量小于5％(CeO2／Re2O3)。
3.根据权利要求1所述的镧-氮共渗稀土催渗剂，其特征在于所述的氯化铵、双氰胺、尿素均为化学纯。
4.根据权利要求1所述的镧-氮共渗稀土催渗剂，其特征在于镧-氮共渗稀土催渗剂为粉状或膏状混合物，由覆塑膜纸盒作为包装盒，浸蜡密封。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410155284.1A CN103882373B (zh) | 2014-04-18 | 2014-04-18 | 镧‑氮共渗稀土催渗剂 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410155284.1A CN103882373B (zh) | 2014-04-18 | 2014-04-18 | 镧‑氮共渗稀土催渗剂 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103882373A true CN103882373A (zh) | 2014-06-25 |
| CN103882373B CN103882373B (zh) | 2017-01-18 |
Family
ID=50951488
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410155284.1A Expired - Fee Related CN103882373B (zh) | 2014-04-18 | 2014-04-18 | 镧‑氮共渗稀土催渗剂 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103882373B (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108048792A (zh) * | 2018-01-15 | 2018-05-18 | 湖南红宇智能制造有限公司 | 一种高寿命搓丝板的加工方法 |
| CN111876553A (zh) * | 2020-08-05 | 2020-11-03 | 内蒙古科技大学 | 一种基于碳载体吸附稀土元素在钢铁材料中微合金化的方法 |
| CN115216682A (zh) * | 2022-09-19 | 2022-10-21 | 中特泰来模具技术有限公司 | 一种车用压铸模具钢及其制备方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1804103A (zh) * | 2006-01-24 | 2006-07-19 | 哈尔滨意锋稀土材料开发有限公司 | 化学热处理固体稀土催渗剂 |
| CN102268632A (zh) * | 2011-04-19 | 2011-12-07 | 哈尔滨意锋稀土材料开发有限公司 | 固体稀土渗氮催渗剂 |
| EP2520634A2 (en) * | 2009-02-23 | 2012-11-07 | LG Innotek Co., Ltd. | Phosphor and light emitting device |
| CN102864407A (zh) * | 2011-07-06 | 2013-01-09 | 天津上热金属科技有限公司 | 稀土催渗氮碳共渗工艺 |
-
2014
- 2014-04-18 CN CN201410155284.1A patent/CN103882373B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1804103A (zh) * | 2006-01-24 | 2006-07-19 | 哈尔滨意锋稀土材料开发有限公司 | 化学热处理固体稀土催渗剂 |
| EP2520634A2 (en) * | 2009-02-23 | 2012-11-07 | LG Innotek Co., Ltd. | Phosphor and light emitting device |
| CN102268632A (zh) * | 2011-04-19 | 2011-12-07 | 哈尔滨意锋稀土材料开发有限公司 | 固体稀土渗氮催渗剂 |
| CN102864407A (zh) * | 2011-07-06 | 2013-01-09 | 天津上热金属科技有限公司 | 稀土催渗氮碳共渗工艺 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108048792A (zh) * | 2018-01-15 | 2018-05-18 | 湖南红宇智能制造有限公司 | 一种高寿命搓丝板的加工方法 |
| CN111876553A (zh) * | 2020-08-05 | 2020-11-03 | 内蒙古科技大学 | 一种基于碳载体吸附稀土元素在钢铁材料中微合金化的方法 |
| CN115216682A (zh) * | 2022-09-19 | 2022-10-21 | 中特泰来模具技术有限公司 | 一种车用压铸模具钢及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103882373B (zh) | 2017-01-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Engelbrektson et al. | Inhibition of microbial sulfate reduction in a flow-through column system by (per) chlorate treatment | |
| Kinnaman et al. | Carbon and hydrogen isotope fractionation associated with the aerobic microbial oxidation of methane, ethane, propane and butane | |
| Roberts et al. | Increased rates of dissimilatory nitrate reduction to ammonium (DNRA) under oxic conditions in a periodically hypoxic estuary | |
| Lloyd et al. | Environmental evidence for net methane production and oxidation in putative ANaerobic MEthanotrophic (ANME) archaea | |
| von Gunten et al. | Biogeochemical changes in groundwater-infiltration systems: column studies | |
| Rudnick et al. | Large ion lithophile elements in rocks from high-pressure granulite facies terrains | |
| Yuan et al. | Straw application in paddy soil enhances methane production also from other carbon sources | |
| Liu et al. | Identification of Syntrophobacteraceae as major acetate‐degrading sulfate reducing bacteria in Italian paddy soil | |
| Hori et al. | Identification of acetate-assimilating microorganisms under methanogenic conditions in anoxic rice field soil by comparative stable isotope probing of RNA | |
| Kelley et al. | Substrate limitation for methanogenesis in hypersaline environments | |
| Yuan et al. | Responses of methanogenic archaeal community to oxygen exposure in rice field soil | |
| Nishizawa et al. | Physiological and isotopic characteristics of nitrogen fixation by hyperthermophilic methanogens: Key insights into nitrogen anabolism of the microbial communities in Archean hydrothermal systems | |
| Schuth et al. | Redox-dependent fractionation of iron isotopes in suspensions of a groundwater-influenced soil | |
| CN103882373A (zh) | 镧—氮共渗稀土催渗剂 | |
| Bourbonnais et al. | Activity and abundance of denitrifying bacteria in the subsurface biosphere of diffuse hydrothermal vents of the Juan de Fuca Ridge | |
| Sánchez-Rodríguez et al. | Comparative effects of prolonged freshwater and saline flooding on nitrogen cycling in an agricultural soil | |
| Zhong et al. | Significance of dredging on sediment denitrification in Meiliang Bay, China: A year long simulation study | |
| Zhan et al. | Development of microbial properties and enzyme activities in copper mine wasteland during natural restoration | |
| Kelley et al. | Trimethylamine and organic matter additions reverse substrate limitation effects on the δ13C values of methane produced in hypersaline microbial mats | |
| Zou et al. | Wetland saturation with introduced Fe (III) reduces total carbon emissions and promotes the sequestration of DOC | |
| Zhao et al. | Dark carbon fixation and chemolithotrophic microbial community in surface sediments of the cascade reservoirs, Southwest China | |
| Wang et al. | Diversity and abundance of arsenic methylating microorganisms in high arsenic groundwater from Hetao Plain of Inner Mongolia, China | |
| Tan et al. | Increased suppression of methane production by humic substances in response to warming in anoxic environments | |
| Yuan et al. | Co-application of a biochar and an electric potential accelerates soil nitrate removal while decreasing N2O emission | |
| Aftab et al. | Quartz–H2–brine bacterium wettability under realistic geo-conditions: towards geological hydrogen storage |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20170118 Termination date: 20170418 |