CN107881462B - 一种渗铬剂及其渗铬涂层的工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种渗铬剂及其渗铬涂层的工艺，属于金属涂层领域，一种渗铬剂，包括供铬剂、活化剂、惰性填充物，还包括泡沫无机材料，其中供铬剂为铬粉和/或铬铁，活化剂为氯化铵和/或氟化钠，惰性填充物为氧化铝和/或氧化镁，泡沫无机材料为泡沫石棉和/或膨胀珍珠岩。通过在现有渗铬剂中添加耐高温泡沫无机材料或高温煅烧惰性填充物等相应措施，克服了传统工艺中渗铬剂固结、生产效率低、渗剂清理难等缺点。

Description

一种渗铬剂及其渗铬涂层的工艺
技术领域
本发明属于金属涂层领域，具体地说，本发明公开了一种新的渗铬剂及其渗铬涂层工艺。
背景技术
金属表面渗铬(Cr)是通过加热扩散将铬元素渗入工件表面而形成无孔隙铬合金层的一种化学热处理方法。渗铬层有许多优点：它比一般电镀层厚、无孔、与机体结合牢固，比热喷涂层光洁、致密，更重要的是它可以在形状复杂的工件上得到均匀的渗层，具有较高的抗蚀性能、抗氧化性能及惰性性能。因此渗铬工艺在工业中得到广泛的应用。
粉末包埋渗铬由于工艺简单，成本低廉，是目前工业上普遍采用的工业化生产渗铬工艺之一。现有技术中此种工艺渗铬剂基本配方是：铬粉(或铬铁)、活化剂(氯化铵、氟化钠等)及惰性填充物(氧化铝、氧化镁等)。如专利CN1528944A，对小轴零件渗铬所采用的渗铬剂为氧化铝、铬铁粉、氯化铵，三者比例为55∶42∶3，采用分段加热和保温，提高渗层均匀性。然而在900℃以上的高温下，配方中铬粉(或铬铁)、活化剂及工件材料发生一系列物理化学反应，同时冷却后渗剂易吸收空气中的水蒸汽，使渗剂固结，附着在工件表面，特别是细长管状零件内部，难以清理，并且不利于粉碎细化再利用。
发明内容
本发明的目的就是提供一种新的渗铬涂层生产的工艺及一种新的渗铬剂。通过在现有渗铬剂中添加耐高温泡沫无机材料变成新的渗铬剂以及高温煅烧惰性填充物等相应措施，能够在工业化渗铬涂层生产中防止渗铬剂固结，从而使得清理渗铬剂简单方便，便于渗铬剂粉碎再利用。
上述发明目的，是通过如下技术方案实现的：
一种渗铬剂，包括供铬剂、活化剂、惰性填充物，还包括泡沫无机材料，其中供铬剂为铬粉和/或铬铁，活化剂为氯化铵和/或氟化钠，惰性填充物为氧化铝和/或氧化镁，泡沫无机材料为泡沫石棉和/或膨胀珍珠岩。
一种渗铬涂层工艺，步骤为：
(1)制备新的渗铬剂，此种渗铬剂由供铬剂、活化剂、惰性填充物及泡沫无机材料组成，其中供铬剂为铬粉或/和铬铁，活化剂为氯化铵或/和氟化钠，惰性填充物为氧化铝或/和氧化镁，泡沫无机材料为泡沫石棉或/和膨胀珍珠岩，先将供铬剂、活化剂及惰性填充物搅拌混合均匀，再将混合后的组分总体积的5％～25％的泡沫无机材料加入到前述混合物，再次混合均匀；
(2)欲涂层之工件内腔填充上述渗铬剂或将工件掩埋于渗箱渗铬剂中，采用渗铬剂密封措施，在850℃～1250℃的温度下进行包埋共渗处理，随炉冷却后取出。
泡沫石棉，具有使用过程无污染、无粉尘危害，有弹性、柔软，使用温度范围较广，低温不脆硬，高温时不散发烟雾或毒气的特点。而膨胀珍珠岩是一种天然酸性玻璃质火山熔岩非金属矿产，经1000～1300℃高温处理，体积迅速膨胀4～30倍，主要成分为二氧化硅。这两类泡沫无机材料耐高温，并且组织疏松，在渗铬过程中不参与化学反应，所以可以明显降低渗铬剂的固结倾向。
优选地，泡沫石棉可以为纤维状的硅藻岩。更优选地，可以为蛇纹石、角闪石、阳起石、直闪石、铁石棉、透闪石等。
在包埋共渗处理时采取渗剂密封措施，如用耐火泥泥封渗箱盖边缘，或封堵欲涂层之工件内腔端部，可以防止高温下气相组分挥发或渗铬剂氧化。
上述渗铬涂层工艺中使用的惰性填充物可以在使用前经250℃～450℃煅烧处理2～5小时，使惰性填充物中的结晶水或吸附的水脱离惰性填充物，从而降低渗剂固结倾向，并有利于提高渗铬层质量。
上述渗铬涂层生产工艺中可以将渗铬剂随炉取出清理后，及时做密封防潮处理，这样能避免渗剂中复杂化学成分吸收空气中的水分。如渗铬反应会产生氯化铝，该成分在空气中极易吸收水分生成AlCl3·6H2O，并可部分水解放出氯化氢而形成酸雾。防潮处理可以避免渗铬剂固结，并可防止铬酸及盐酸形成而腐蚀工件及加热炉。防潮处理后的渗剂可以将其密封干燥存放，作为下一次渗铬的渗剂配料重复利用。
有益效果：
与现有技术相比，本发明的积极效果是克服了传统工艺中渗铬剂固结、难以清理，渗层表面质量差、不利于粉碎细化再利用的缺点，避免了渗铬剂固结现象产生，并且提高了生产效率。
具体实施方式
以下通过具体的实施例对本发明的技术方案进行进一步描述。
实施例一：
(1)将氧化铝经350℃煅烧3小时；
(2)按重量百分比称取铬粉30％、活化剂氯化铵2％、惰性填充物氧化铝50％、氧化镁18％)各组分粉末，将其搅拌混合均匀，使粉末粒度均为150～250目，称取占前述混合物总体积14.3％的蛇纹石石棉加入到混合物中，再次混合均匀；
(3)将上述渗铬剂填充进钢管内腔，两端用开有直径5mm小孔的端盖堵封焊实，在1050℃的温度下进行包埋共渗处理，随炉冷却后取出；
(4)清理渗剂，做密封防潮处理，渗剂作为下一次渗铬的渗剂配料，回收密封干燥存放。
实施例二：
(1)将氧化铝经350℃煅烧3小时；
(2)按重量百分比称取含铬50％的铬铁50％、活化剂氯化钠2％、惰性填充物氧化铝48％)各组分粉末，将其搅拌混合均匀，使粉末粒度均为150～250目，称取占前述混合物总体积5％的膨胀珍珠岩加入到混合物中，再次混合均匀；
(3)将上述渗铬剂填充进钢管内腔，两端用开有直径5mm小孔的端盖堵封焊实，在1050℃的温度下进行包埋共渗处理，随炉冷却后取出；
(4)清理渗剂，做密封防潮处理，渗剂作为下一次渗铬的渗剂配料，回收密封干燥存放。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种渗铬剂，包括供铬剂、活化剂、惰性填充物，其特征在于：还包括泡沫无机材料，其中供铬剂为铬粉和/或铬铁，活化剂为氯化铵和/或氟化钠，惰性填充物为氧化铝和/或氧化镁，泡沫无机材料为泡沫石棉和/或膨胀珍珠岩。
2.一种渗铬涂层工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)制备渗铬剂，所述渗铬剂由供铬剂、活化剂、惰性填充物及泡沫无机材料组成，其中供铬剂为铬粉和/或铬铁，活化剂为氯化铵和/或氟化钠，惰性填充物为氧化铝和/或氧化镁，泡沫无机材料为泡沫石棉和/或膨胀珍珠岩，先将供铬剂、活化剂及惰性填充物搅拌混合均匀，再将混合后的组分总体积的5％～25％的泡沫无机材料加入到混合物中，再次混合均匀；
(2)欲涂层之工件内腔填充上述渗铬剂或将工件掩埋于渗箱渗铬剂中，采用渗铬剂密封措施，在850℃～1250℃的温度下进行包埋共渗处理，随炉冷却后取出。
3.根据权利要求2所述的渗铬涂层工艺，其特征在于：惰性填充物在配用前经250℃～450℃煅烧2～5小时。
4.根据权利要求2所述的渗铬涂层工艺，其特征在于：随炉冷却后清理渗铬剂，及时做密封防潮处理，并将其密封干燥存放。
5.根据权利要求2～4中任一所述的渗铬涂层工艺，其特征在于：泡沫石棉为纤维状的硅藻岩。
6.根据权利要求5所述的渗铬涂层工艺，其特征在于：硅藻岩为蛇纹石、角闪石中的任一种。
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