CN104233425B - 微弧渗硼催化溶液和微弧渗硼溶液以及微弧渗硼方法 - Google Patents

微弧渗硼催化溶液和微弧渗硼溶液以及微弧渗硼方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种微弧渗硼催化溶液和微弧渗硼溶液以及微弧渗硼方法，微弧渗硼催化溶液的组份和各组份质量份如下：镍化物或稀土化合物或钛化合物：25份‑40份；羧基化合物：40份‑50份；水：100份~150份。它具有提高渗速、加快增加厚度的特点，本发明提高了微弧渗硼的效率，解决了微弧渗硼厚度薄的问题，降低了成本，且该溶液适合几乎所有的钢在溶液中微弧渗硼工艺。

Description

微弧渗硼催化溶液和微弧渗硼溶液以及微弧渗硼方法
技术领域
本发明涉及一种微弧渗硼催化溶液和微弧渗硼溶液以及微弧渗硼方法，属于金属表面处理技术领域。
背景技术
目前，因低碳钢表面硬度低、耐磨性差，用于模具、磨损零件受到限制，为了使低碳钢表面获得高硬度、高耐磨性，大幅提高上述零部件的使用寿命，甚至用普通低碳钢代替高合金钢在上述零部件上的使用，钢铁表面微弧渗硼处理可达到上述效果。钢在溶液中快速微弧渗硼是一种新型的钢铁表面改性技术，该技术在特定的电解液中，以被处理钢铁为阴极，惰性材料为阳极，阴阳极之间施加一定的电压，使电解液与钢铁界面上产生电弧放电，形成等离子体态的硼活性粒子，这些粒子在电场的作用下快速吸附、渗透到钢铁表层，形成硼化物，实现钢铁表面的强化或改性。文献(Kinetics of electrochemical boriding oflow carbon steel,Appl.Surf.Sci.257(2011)6928–6934.)与中国专利申请号为200910232928.1分别披露一种钢铁微弧渗硼方法，但两者渗硼速度低，且渗硼层厚度薄。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种微弧渗硼催化溶液，它具有提高渗速、加快增加厚度的特点，本发明提高了微弧渗硼的效率，解决了微弧渗硼厚度薄的问题，降低了成本，且该溶液适合几乎所有的钢在溶液中微弧渗硼工艺。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种微弧渗硼催化溶液，它的组份和各组份质量份如下：
镍化合物或稀土化合物或钛化合物：25份-40份；
羧基化合物：40份-50份；
水：100份～150份。
进一步，所述的镍化合物为硫酸镍或氯化镍，所述的羧基化合物为柠檬酸或丁二酸。
进一步，所述的稀土化合物为硝酸铈或硝酸镧，羧基化合物为柠檬酸或苹果酸。
进一步，所述的钛化合物为硫酸钛或氟硼酸钛，所述的羧基化合物为柠檬酸或酒石酸。
进一步，所述的水为蒸馏水或去离子水。
本发明还提供了一种使用该微弧渗硼催化溶液的微弧渗硼溶液，它的组份含有微弧渗硼催化溶液、氟硼酸钠、氢氧化钾、氯化钾和去离子水；其中，在1L的去离子水中具有30g～40g的氟硼酸钠、15g～25g的氢氧化钾、5g～15g的氯化钾和45ml～55ml的微弧渗硼催化溶液。
进一步，在1L的去离子水具有35g的氟硼酸钠、20g的氢氧化钾、10g的氯化钾和50g的微弧渗硼催化溶液。
本发明还提供了一种使用该微弧渗硼催化溶液的微弧渗硼方法，该方法的步骤如下：
(a)制备微弧渗硼催化溶液：按照组份和各组份质量份配置微弧渗硼催化溶液；
(b)按照如下组份制备微弧渗硼溶液；它的组份含有微弧渗硼催化溶液、氟硼酸钠、氢氧化钾、氯化钾和去离子水；其中，在1L的去离子水中具有30～40g的氟硼酸钠、15g～25g的氢氧化钾、5g～15g的氯化钾和45ml～55ml的微弧渗硼催化溶液；
(c)将钢试样放入配制好的微弧渗硼溶液中，以钢为阴极，石墨为阳极，在室温条件下加电压至220V-300V，处理一段时间即可得到渗硼层。
进一步为了能够得到500微米以上的渗硼层，在所述的步骤(c)中处理5～15分钟即可得到500微米以上的渗硼层。
采用了上述技术方案后，在微弧渗硼工艺中使用该微弧渗硼催化溶液，其提高了微弧渗硼的效率，解决了微弧渗硼厚度薄的问题，降低了成本，渗硼层厚度可达500-1000微米。
具体实施方式
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例，对本发明作进一步详细的说明。
实施例一
首先在一个1L槽中取2/3的蒸馏水，依次溶解350g硫酸镍和400g柠檬酸，等槽中试剂全部溶解之后，最后加水至1L，得到微弧渗硼催化溶液，将20钢试样放入配制的添加微弧渗硼催化溶液的微弧渗硼溶液中，以20钢为阴极，石墨为阳极，加电压至220V，处理8分钟，即可得到渗硼层，处理时间比较短，提高了微弧渗硼的效率，经过检测其渗硼层的厚度为550微米左右，并且厚度均匀；其中，微弧渗硼溶液的组份含有微弧渗硼催化溶液、氟硼酸钠、氢氧化钾、氯化钾和去离子水；其中，在1L的去离子水中具有35g的氟硼酸钠、20g的氢氧化钾、10g的氯化钾和50ml的微弧渗硼催化溶液。
实施例二
首先在一个1L槽中取2/3的去离子水，依次溶解的300g硝酸镧和500g苹果酸，等槽中试剂全部溶解之后，最后加水至1L，得到微弧渗硼催化溶液，将15钢试样放入配制的添加微弧渗硼催化溶液的微弧渗硼溶液中，以15钢为阴极，石墨为阳极，加电压至260V，处理10分钟，即可得到渗硼层，处理时间比较短，提高了微弧渗硼的效率，经过检测其渗硼层的厚度为700微米左右，并且厚度均匀；其中，微弧渗硼溶液的组份含有微弧渗硼催化溶液、氟硼酸钠、氢氧化钾、氯化钾和去离子水；其中，在1L的去离子水中具有30g的氟硼酸钠、15g的氢氧化钾、5g的氯化钾和45ml的微弧渗硼催化溶液。
实施例三
首先在一个1L槽中取2/3的蒸馏水，依次溶解350g硫酸钛和500g酒石酸，等槽中试剂全部溶解之后，最后加水至1L，得到微弧渗硼催化溶液，将25钢试样放入配制的添加微弧渗硼催化溶液的微弧渗硼溶液中，以25钢为阴极，石墨为阳极，加电压至250V，处理12分钟，即可得到渗硼层，处理时间比较短，提高了微弧渗硼的效率，经过检测其渗硼层的厚度为1000微米左右，并且厚度均匀；其中，微弧渗硼溶液的组份含有微弧渗硼催化溶液、氟硼酸钠、氢氧化钾、氯化钾和去离子水；其中，在1L的去离子水中具有40g的氟硼酸钠、25g的氢氧化钾、15g的氯化钾和55ml的微弧渗硼催化溶液。
经过上述三个实施例可以看出，第一种实施例，只要处理8分钟就可得到厚度为500～1000微米的渗硼层；第二种实施例，只要处理10分钟就可得到厚度为600微米以上的渗硼层；第三种实施例，只要处理12分钟就可得到厚度为900微米以上的的渗硼层，提高了微弧渗硼的效率，解决了微弧渗硼厚度薄的问题，降低了成本。
以上所述的具体实施例，对本发明解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种微弧渗硼催化溶液，其特征在于它的组份和各组份质量份如下：
镍化合物或稀土化合物：25份-40份；
羧基化合物：40份-50份；
水：100份～150份。
2.根据权利要求1所述的微弧渗硼催化溶液，其特征在于：所述的镍化合物为硫酸镍或氯化镍，所述的羧基化合物为柠檬酸或丁二酸。
3.根据权利要求1所述的微弧渗硼催化溶液，其特征在于：所述的稀土化合物为硝酸铈或硝酸镧，所述的羧基化合物为柠檬酸或苹果酸。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的微弧渗硼催化溶液，其特征在于：所述的水为蒸馏水或去离子水。
5.一种使用如权利要求1至4中任一项所述的微弧渗硼催化溶液的微弧渗硼溶液，其特征在于：它的组份含有微弧渗硼催化溶液、氟硼酸钠、氢氧化钾、氯化钾和去离子水；其中，在1L的去离子水中具有30g～40g的氟硼酸钠、15g～25g的氢氧化钾、5g～15g的氯化钾和45ml～55ml的微弧渗硼催化溶液。
6.根据权利要求5所述的微弧渗硼溶液，其特征在于：在1L的去离子水中具有35g的氟硼酸钠、20g的氢氧化钾、10g的氯化钾和50g的微弧渗硼催化溶液。
7.一种使用如权利要求1至4中任一项所述的微弧渗硼催化溶液的微弧渗硼方法，其特征在于该方法的步骤如下：
(a)制备微弧渗硼催化溶液：按照组份和各组份质量份配置微弧渗硼催化溶液；
(b)按照如下组份制备微弧渗硼溶液；它的组份含有微弧渗硼催化溶液、氟硼酸钠、氢氧化钾、氯化钾和去离子水；其中，在1L的去离子水具有30～40g的氟硼酸钠、15g～25g的氢氧化钾、5g～15g的氯化钾和45ml～55ml的微弧渗硼催化溶液；
(c)将钢试样放入配制好的微弧渗硼溶液中，以钢为阴极，石墨为阳极，在室温条件下加电压至220V-300V，处理一段时间即可得到渗硼层。
8.根据权利要求7所述的微弧渗硼催化溶液的微弧渗硼方法，其特征在于：在所述的步骤(c)中处理5～15分钟即可得到500微米以上的渗硼层。
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