CN87104782A

CN87104782A - 表面处理法及其处理材料

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Publication number: CN87104782A
Application number: CN87104782.9A
Authority: CN
Inventors: 新牛透; 及川初彦
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 1986-07-07
Filing date: 1987-07-07
Publication date: 1988-01-20
Also published as: ES2017969B3; EP0252479B1; DE3765589D1; JPS6314855A; CN1012907B; IN169706B; AU590096B2; EP0252479A2; US4778540A; EP0252479A3; KR930001230B1; AU7527087A; KR880001841A; JPH0514786B2; CA1305022C

Abstract

一种通过将被处理制品浸入熔盐浴中，而在其表面形成碳化物层或扩散层的方法及其熔浴剂。所说(熔)盐浴包括硼砂，至少一种表面层形成元素的氧化物和铝，其中所说表面层形成元素的氧化物选自由周期表第V族主族元素的氧化物和铬的氧化物所组成的这一组中的组分，其含量为9.5～21.5％，而铝含量为4～7.5％(均以熔体总量为基准的重量百分数)。本发明的处理方法具有熔浴使用寿命长、附在被处理制品上的熔浴剂易于洗脱等优点。

Description

本发明涉及在铁合金之类的被处理制品表面形成碳化物层或扩散层的方法，及其所用的熔浴剂。

表面具有碳化物层或扩散层的铁合金制品，如钢制模具和工具，其硬度和耐磨性能大为提高。这一点已为人们所熟知，并使之工业化。

本发明人业已研制出一种用以在诸如模具或工具之类的被处理制品表面形成一层由周期表中第V族主族（Va）元素或铬元素所生成的扩散层或碳化物层的优良方法。这种表面处理方法系将待处理的制品浸入基本上由硼砂、一种表面层形成元素（SFE，或称形成表面层的元素）的氧化物和还原剂所组成的熔盐浴中，以形成前面提到的表面层，其中表面层形成元素系指上述Va族元素或铬之类的元素，而还原剂系指铝、钙、硅或其他类似物质（日本专利公告号：4054/1978）。按照这一方法，还原剂将表面层形成元素的氧化物还原成金属，从而恢复处理熔体（或熔浴）。

然而，上述方法中尚有些问题或缺点有待排除。例如，当还原剂的含量与表面层形成元素的氧化物的量相比而太低时，则有时不能在被处理的制品表面形成表面层。相反，若还原剂的含量太高，则有时在制品表面形成硼化物层，结果并非形成如上所述的Va族元素或铬元素的扩散层或碳化物层。此外还遇到下述问题，即熔融（浴）体的粘度取决于还原剂的种类，有些还原剂可导致其粘度增加，结果往往难于将欲处理的制品浸入熔融浴中，或不易将附着在处理后制品表面的熔浴物质去除，以致使处理后制品的表面层粗糙。此外，高粘度的熔融体导致所形成的表面层不均匀。

为排除上述问题或缺点，本发明人专心致志地进行研究，并进行了大量实验，终于完成了本发明。

因此，本发明的目的在于提供一种用于在被处理制品的表面形成由周期表Va族元素或铬所形成的扩散层或碳化物层之改进的方法及熔浴剂，它们尽可能满足与熔融体粘度，以及从处理后制品表面去除熔浴物质等方面有关的要求。

本发明之第一方面的目标在于对下述方法进行改进，这种方法系通过将被处理的制品浸入熔盐浴中，而在其表面形成一层至少由一种表面层形成元素所构成的碳化物层或扩散层，其中表面层形成元素选自由周期表Va族元素和铬元素所组成的组，所说熔盐由硼砂、至少一种选自由周期表Va族元素的氧化物和铬的氧化物所组成的组中作为表面层形成元素的氧化物，以及铝所组成，而在熔盐浴中，表面层形成元素的氧化物和铝的含量分别如下：

（A）表面层形成元素的氧化物选自由含量不大于12%（重量百分数，以下同）的氧化钒、不大于17%的氧化铌、不大于16%的氧化钽和不大于21.5%的氧化铬所组成的这一组中一种或一种以上的组分，而氧化物总量若以熔（融）体的总量为基准进行计算，则为9.5～21.5%;和

（B）铝含量相对于熔（融）体的总量而言为～7.5%。

本发明的第二个目标是一种用于形成供表面处理用的处理熔浴的熔剂，它由硼砂、一种或几种表面层形成元素的氧化物、以及铝所组成，其中所说表面层形成元素的氧化物是选自由周期表Va族元素和铬所组成的组，而此种表面层形成元素的氧化物和铝的含量分别如以上所述（A）和（B）。

图1至图4表明硼砂熔浴中表面层形成元素的氧化物含量和铝的含量对表面层形成的影响。

图1所示系用V₂O₅作为表面层形成元素的氧化物的情况;

图2所示系用Cr₂O₃作为表面层形成元素的氧化物的情况;

图3所示系用Nb₂O₅作为表面层形成元素的氧化物的情况;

图4所示系用Ta₂O₅作为表面层形成元素的氧化物的情况。

图5至图8表明表面层形成元素的氧化物的含量对熔剂的附着性、洗脱熔剂所需的时间、以及处理后制品的氧化状况的影响：

图5所示系用V₂O₅作为表面层形成元素的氧化物的情况;

图6所示系用Cr₂O₃作为表面层形成元素的氧化物的情况;

图7所示系用Nb₂O₅作为表面层形成元素的氧化物的情况;和

图8所示系用Ta₂O₅作为表面层形成元素的氧化物的情况。

按照本发明，上述表面处理方法和熔盐体（或浴）的特征在于：铝被作为还原熔融体中表面层形成元素的氧化物（一种或多种）用的还原剂，而所说表面层形成元素的氧化物（一种或多种）和铝对熔（融）体总量之组成比分别在如上述所规定的范围内。

由于铝没有其他还原剂所存在的这些缺点，因而被选作还原剂。若将硅用作还原剂，则会导致熔（融）体的粘度大大增加，以致难于将欲处理的制品浸入熔（融）浴中。而当使用钙、锆和锰时，则不易将熔浴物质洗涤下来，结果使处理后的制品表面比较粗糙。至于用钛作为还原剂时，在处理后制品上所形成的表面层不甚均匀。此外，稀土元素因其在地球上的含量非常少，考虑到工业化的情况，所以也不适宜使用。然而，铝不存在以上所述的弊端。

在本发明中，规定表面层形成元素的氧化物和铝对熔浴总量之比分别在以上所述的范围内，其原因如下：

亦即熔体物质的粘度及其洗脱性能，以及为防止从熔体中取出的处理后制品氧化的效能均取决于熔（融）体中所含的表面层形成元素的氧化物的量。若表面层形成元素的氧化物的含量高，则熔体的粘度增加，导致熔浴物质在处理后制品上的附着量递增，而洗脱熔浴物质所需的时间也相应增加。相反，若表面层形成元素氧化物的含量太低，则会出现处理后制品的氧化问题。按照本发明之要求，将可满意地防止从熔体中取出的处理后制品的氧化，并可使从熔浴中携带出来的熔浴物质的量降至最低。此外，洗涤时间亦缩短。换言之，本发明已发现和确定了表面层形成元素的氧化物在熔（融）浴中最合适的含量，以达到上述全部优良性能。

对于熔有一种或几种表面层形成元素的氧化物和铝的熔（融）体，它在被处理制品上形成表面层的性能随着时间的推移而降低，因而熔体性能发生劣化。熔体性能的劣化取决于熔（融）体中的铝含量。铝含量越低，越容易使表面层的形成性能下降。但若铝含量太高，则难于将铝融入熔（融）浴中，以至铝以单质形式析出。析出的铝与熔槽和被处理的制品反应，使它们发生腐蚀。本发明已发现和确定了铝在熔（融）体中的最合适含量。按照所确定的铝含量，将不会出现熔（融）浴中铝的析出现象，也不会发生熔体劣化现象（熔浴劣化现象在实际操作中成为一个问题）。

以下将对本发明进行详细描述。

在本发明中，硼砂（Na₂B₄O₇）是表面处理剂的主要成分。

作为表面层形成元素的氧化物，选自由周期表Va族元素[如钒（V）、铌（Nb）、钽（Ta）]的氧化物和铬（Cr）的氧化物所组成的这一组中一种或一种以上的组分。

V₂O₅、Nb₂O₅、Ta₂O₅、Cr₂O₃、NaVO₃和K₂CrO₄等均可用作上述的表面层形成元素的氧化物，其中以V₂O₅或Cr₂O₃为最实用。这类氧化物起表面层形成元素供给源的作用。由于所说表面层形成元素以氧化物形式存在，所以容易快速地融化在熔（融）体中，而不致在熔体底部产生沉淀。

表面层形成元素的氧化物是选自由氧化钒、氧化铌、氧化钽和氧化铬所组成的组中一种或一种以上组分，而上述这四种氧化物的含量相对于熔融剂总量而言，依次等于或小于12%、（以重量计，下同）、17%、16%和21.5%。一种或几种表面层形成元素的氧化物的总量在9.5%～21.5%的范围内。

若表面层形成元素的氧化物（一种或几种）的含量超过指定范围的上限，则从熔体中携带出的熔体物质的量增加，因而需花费很多时间才能洗脱附着在处理后制品上的熔体物质。另一方面，若表面层形成元素的氧化物（一种或几种）的含量小于指定范围的低限，则处理后制品容易发生氧化。

倘若仅使用一种表面层形成元素的氧化物，则其含量应在下述范围内：

（a）氧化钒：9.5～12%（重量百分数，以下同）;

（b）氧化铌：14～17%;

（c）氧化钽：14～16%;

（d）氧化铬：19～21.5%

在上述含量范围内的任一种表面层形成元素的氧化物均显示出在被处理制品上生成扩散层或碳化层方面的优良特性。

铝作为还原表面层形成元素的氧化物的还原剂。亦即通过融化有熔浴剂的熔（融）浴中的铝，使表面层形成元素的氧化物还原成金属，以便在被处理制品表面形成碳化物表面层或扩散表面层。由于处理期间进入熔浴的氧与铝相结合，因而熔浴可达到较长的使用寿命。铝的纯度最好约在90%～99.9%的范围内。熔浴剂中铝含量占熔剂总量的4～7.5%（以重量计，下同）。若铝含量小于4%，则熔浴的使用寿命缩短，但若此值超过7.5%，则往往形成硼化层。

在表面处理剂中的硼砂通常为粉末状。表面层形成元素的氧化物最好以粉末状或片状形式使用，而铝宜以块状、粉末或粒状形式使用。

采用按照本发明的表面处理剂，可由如下所述那样在被处理的制品上形成表面层。更具体地说，用表面处理剂制备熔融浴，然后将欲处理的制品浸入熔融浴中，借此在被处理制品表面上形成诸如Va族元素或铬元素之类的碳化物层或扩散层。

欲处理制品的材料可以是铁合金、硬质合金、镍合金、钴合金、陶瓷合金、碳素材料或其他类似的材料。若被处理制品中含有形成表面层形成元素的碳化物所需的足够碳量，则将形成主要由其碳化物层所组成的表面层。为形成这种碳化物层，被处理的制品最好含有0.1%或更多的碳。另一方面，若被处理制品中碳含量太低或等于零，则在被处理制品表面上所形成的表面层主要由表面层形成元素和基质元素所组成的固熔层（固熔层在本发明中称为扩散层）。这种情况下，在被处理制品的表面上不生成碳化物层。假如在熔浴中加碳，或使用含碳（如石墨或其他类似材料）材料制成的熔槽，则可形成主要由碳化物组成的表面层。

处理温度可任选在700～1250℃的范围内，但实际上最好在850～1100℃的范围内。若温度低于850℃，则制品的处理时间较长。另一方面，若温度高于1100℃，熔体和熔槽的使用寿命将缩短。虽然处理时间取决于欲形成的表面层厚度，但通常选自1～20小时的范围内。

为降低熔剂的熔化温度和改变其粘度，按照本发明，可向表面处理剂中添加诸如氯化钠（NaCl）、氯化钾（KCl）、氟化钠（NaF）之类的卤化物;诸如五氧化二磷（P₂O₅）之类的氧化物;诸如氢氧化钠（NaOH）和氢氧化钾（KOH）之类的氢氧化物;以及硫酸盐和碳酸盐。虽然这些添加剂能降低熔剂的熔点，但它们能引起强烈的腐蚀，以致侵蚀表面处理用的装置和其他设备。因此，在加入这些添加剂时应注意下述事项：亦即应根据待处理制品的种类、欲形成的碳化物层厚度、热处理方法和处理温度等来选择合适的条件。

本发明提供一种在被处理制品表面形成一层由周期表Va族元素或铬元素所形成的扩散层或碳化物层之改进处理方法，以及用于该方法的改进熔剂。所说改进方法和熔剂满足诸如以下所述的各种要求：（1）熔体的使用寿命长;（2）容易洗脱附着在处理后制品上的熔剂;（3）在冷却过程中处理后制品几乎不发生氧化;（4）熔体（浴）易于制备;（5）熔浴中温度分布均匀;（6）熔浴剂价格低廉。

现参照下述实施例对本发明作进一步描述。

实施例1

将脱水硼砂（Na₂B₄O₇）放入由耐热钢制成的坩埚中，并在电炉中加热使硼砂熔化，以制备温度为950℃的熔体。在上述熔体中添加占熔体（包括硼砂、V₂O₅和还原剂）总量12%（以重量计）的V₂O₅薄片，和占熔体总量1～10%（以重量计），而粒度在100目以下的如下表所示的各种还原剂中的一种，由此制备出许多种处理熔浴。然后将直径为7毫米JIS SK4（碳素工具钢）材料制成的棒状试验件浸入各个熔浴盐中，保持2小时后取出试验件，在空气中冷却。然后，测定附着在试验件上的熔浴剂重量，并用热水洗涤，以除去附在上面的任何熔浴剂。与此同时，测定洗涤时间，并观察各只处理后试验件的表面，以便了解从处理后试验件上洗脱熔浴剂的条件，及其附着状态。此后将所得的试验件切开，用显微照相术观察各段横截面，以测定在处理后试验件上所形成的表面层的均匀度。

另一方面，使引入坩埚中的脱水硼砂（Na₂B₄O₇）与占熔体总量12%（以重量计）的片状V₂O₅混合，再加入占熔体总量4%（以重量计）的如表中所示的还原剂中的一种，然后将混合物加热至1000℃，以制备出许多种熔盐浴。将直径为7毫米的JIS SK4（碳素工具钢）材料制成的棒状试验件在预定的时间浸各熔盐浴中，每天一次，每次30分钟，以观察被处理试验件上表面层的出现，并由此估算熔浴的使用寿命（亦即估算出适用于形成表面层的那部分熔体高度达到坩埚底部与熔体上表面之间的一半距离前的天数）。

下表列出各试验件的下述参数测试情况：从熔浴中携带出的熔剂量;熔剂洗脱情况;熔浴使用寿命等。从表中可以清楚地看出，当用硅作为还原剂时，大量熔剂与被处理的制品一起从熔浴中带出。当使用钙、锆和锰时，熔（浴）剂难于洗脱。而在使用钛的情况下，则不能形成均匀的表面层。当使用含有这些元素的铁合金时，洗涤困难，且熔（浴）剂易于附着在处理后的制品上。但是，铝不存在以上所述的问题，所以是优良的还原剂。

在评定下表时，需对表中符号作一说明，其中项目2、5、6、8和9中的符号O表示相应项目的结果良好，符号△表示结果稍差，而符号X表示结果是差的。

项目1、3和7中的符号O表示相应项目的数量较少，符号△表示该数量稍大，而符号X表示数量较大。

项目4中的符号O表示熔体使用寿命长，符号△表示其寿命稍短，而符号X表示寿命短。

项目10中的符号O表示熔（浴）剂的价格不贵，符号△表示其价格稍贵，而符号X表示价格昂贵。

实施例2

将脱水硼熔砂（Na₂B₄O₇）放入耐热钢制成的坩埚中，并在电炉中加热，使硼砂熔化，以制备温度为950℃的熔浴。通过添加V₂O₅薄片，然后渐渐地加入铝块，同时予以搅拌来制备熔盐浴。通过逐个改变V₂O₅和Al的量而制备出许多种熔浴。然后将直径为7毫米的JIS SK4（碳素工具钢）材料制成的棒状试验件浸入各个试验熔浴中，保持2小时后取出，放在油浴中冷却。用热水洗涤，以除去除着在试验件表面的任何熔浴剂。此后将试验件切开，用显微照相术观察各段的横截面，结果示于图1。图中纵坐标表示熔体中V₂O₅的含量，而横坐标表示熔体中的铝含量。此外，符号O代表其上形成VC表面层的试验件;符号△代表其上形成FeB或Fe₂B表面层的试验件;而符号X代表其上不形成表面层的试验件（在以下所有图中这些符号的意义均相同）。

例如，含有10%（重量百分数，以下同）V₂O₅和5%或7.5%铝的熔体形成了7微米厚的VC表面层。然而，含有10%或15%铝的熔体因分别地仅形成了Fe₂B表面层，故未形成一碳化钒层或扩散层。在任何情况下，所有处理后试验件的表面均是平滑的，并未观察到粉末附着现象。图中点划线之间的区域表明能生VC层的组成范围，从中可以看出，相对于V₂O₅的量而言，约在20%～78%范围内的铝含量可生成VC层。图中阴影区表明熔（融）浴中存在析出的铝。从图中可以看出，不论V₂O₅的含量如何，当加入10%（以熔（浴）体总量为基准的重量百分数）以上的铝时，在处理熔浴中发生铝的析出现象。在熔（融）浴中析出的铝将侵蚀被处理的制品、夹具和熔槽等，所以不可能在组成比大致在阴影区内的熔（浴）体中处理制品。由此可以明白，当熔（浴）体组成比仅在除阴影区以外的点划线之间的区域时，方能在被处理的制品上形成VC层。

实施例3

如同实施例2，由硼砂（作为主剂）、不同种类的数量的表面层形成元素的氧化物，以及不同数量的铝来制备出许多不同的处理熔浴。制造数根直径为7毫米的JIS SK4棒，以作为待处理的制品，并将其浸入各种熔盐浴中，使其上面形成表面层。结果示于图2至图4。

图2反映了用Cr₂O₃作为表面层形成元素的氧化物所得的结果。从图中可以看出，当使用Cr₂O₃和铝时，在铝含量约为90%或小于90%（以Cr₂O₃的量为基准）的处理熔体组成下，生成了Cr₇C₃或Cr₂₇C₆。另一方面，不论Cr₂C₃的含量如何，若铝的添加量大于10%（重量百分数，以熔体总量为基准），则铝在熔融浴中析出。

图3反映了用Nb₂O₅作为表面层形成元素的氧化物所得的结果。从图中可以看出，合适的处理熔体组成包括含量约为20%至95%（以Nb₂O₅的量为基准）的铝。在铝与Nb₂O₅之比这一范围内，形成Nb C层。不论Nb₂O₅的含量如何，当铝的添加量大于熔体总量的10%（重量百分数）时，则铝从熔浴体中析出。

图4反映了用Ta₂O₅作为表面层形成元素的氧化物所得的结果。从图中可以看出，合适的处理熔体组成包括含量约为30%至85%（以Ta₂O₅的量为基准）的铝。在铝与Ta₂O₅之比这一范围内，生成Ta C层。不论Ta₂O₅的含量如何，当铝的添加量大于熔体总量的10%（以重量计）时，则铝从熔体中析出。

如前所述，一种包含表面层形成元素的氧化物（一种或几种）和铝的熔盐浴应用于本发明中。由于铝对氧化物（一种或几种）的还原作用，致使熔浴中出现表面层形成元素的金属，由此证实被处理的制品表面生成了碳化物层。

实施例4

将脱水硼砂（Na₂B₄O₇）放入由耐热钢制成的各只坩埚中，并在电炉中加热，以使硼砂熔化，由此在各只坩埚中制备了温度为1000℃的熔浴。然后向各熔浴中添加6.5%（以熔体总量计的重量百分数）的铝块。接着再分别加入下述量（以熔体总量为基准的重量百分数）的V₂O₅薄片：8%、9%、10%、11%、12%、13%和14%，以至总量达到2公斤。在上述些不同熔浴中，分别浸入两只由JIS S45C材料制成的圆盘形试验件（φ34×10mm）每天浸泡2小时，共计5天。浸泡完毕后，使其中一只试验件立即在空气中冷却，由此得到2号试样;而使另一只试验件在熔浴表面（810℃～890℃）稍上方保持10分钟，然后再在空气中冷却，于是得到2号试样。先测定附着在1号试样上熔浴物质的重量，然后用热水洗涤这两个试样（1号和2号），以除去其上面的处理物质，并测定洗涤时间。接着再测定所得试样的表面氧化部分的比率。取每个试样5天试验结果的平均值，并示于图5。图中纵坐标（分别）代表附着在试样上的熔浴剂重量平均值、洗脱附着在试样上熔浴剂所需时间的平均值、以及试样表面氧化部分比率的平均值;而横坐标表示熔体中V₂O₅含量。图中符号O代表熔浴剂附着量的平均值，符号△代表除去熔浴剂所需的洗涤时间的平均值、而符号□和

代表各试样表面氧化部分比率的平均值（其中符号□代表1号试样的表面氧化部分比率，符号代表2号试样的表面氧化部分比率）。

图6至图8分别表示用Cr₂O₃、Nb₂O₅和Ta₂O₅作为表面层形成元素的氧化物的情况下，通过改变其在熔浴中的添加量而得的结果，这些图的表示方式与图5相同。

如图5中所示的用V₂O₅作为表面层形成元素的氧化物的情况下，随着V₂O₅含量的增加，熔浴剂附着量也随之增加。由此可以看出，熔浴剂的粘度上升。当V₂O₅的含量在9～12%（以熔体总量为基准的重量百分数，下同）的范围内，熔浴剂附着量仅略为增加。然而，当V₂O₅含量超过13%后，附着量迅速增加。而且当V₂O₅含量在9～12%范围内时，洗涤时间相差甚少。但当V₂O₅含量超过13%，洗涤时间亦迅速增加。至于从冷却期间试样的氧化来看，当试样在含有9%V₂O₅的处理熔浴中进行处理后，予以缓慢冷却，则试样表面只发生少量氧化作用，但当V₂O₅的量为9.5%或更高时，即使进行缓慢冷却，试样表面亦不发生氧化。以上结果可归纳如下：在合适熔浴剂中V₂O₅的含量为9.5～12%（以熔体总量为基准的重量百分数），亦即当V₂O₅在这一组成范围内时，从熔浴中携带出熔浴剂的量很少，洗涤时间短，而且试样不发生氧化。同时，在试样表面形成的VC层的厚度不随V₂O₅含量的变化而改变。

图6表示使用Cr₂O₃作为表面层形成元素的氧化物所得的结果。在这种情况下，熔浴剂的附着量、洗脱熔浴剂所需的时间、处理后试样的氧化状况均与以上V₂O₅情况下的结果相同。最合适的Cr₂O₃含量被认为是在19.0%至21.5%（以熔体总量为基准的重量百分数）的范围内。

图7表示使用Nb₂O₅作为表面成形成元素的氧化物所得的结果，其变化趋势亦与上述相似。最合适的Nb₂O₅含量为熔体总量的14～17重量%。

图8表示使用Ta₂O₅作为表面层形成元素的氧化物所得的结果，其变化趋势与上述相同。最合适的Ta₂O₅含量为熔体总量的14～16%（以重量计）。

实施例5

将脱水硼砂Na₂B₄O₇分别放入三只耐热钢制成的坩埚中，并在电炉中加热，以使硼砂熔化，由此制备温度为1000℃的熔浴。然后向各只坩埚的熔体中添加占熔体总量10%（以重量计）的V₂O₅薄片。接着再分别加入占熔体总量3%、5%和7.5%（均以重量计）的铝块，以至每只坩埚的熔体总量达到6公斤。按例1所述的同样方式，将JIS SK4（碳素工具钢）材料制成的直径为7毫米的棒状试验件在预定的时间浸入各只坩埚的熔体中，每天一次，并在熔浴内保持30分钟，根据被处理试验件上形成的表面层的出现情况来测定熔浴使用寿命。就添加3%（以重量计）铝的熔浴来说，适用于形成表面层的熔体高度迅速降低，熔体使用寿命仅为2天。另一方面，分别加有5%和7.5%（以重量计）的铝的两种熔体，其使用寿命依次为11天和18天。实际上，熔体的使用寿命应为6天左右，因此，铝的添加量必须在4%或4%（以重量计）以上。鉴于处理熔浴中为形成表面层所需的V₂O₅和铝含量之间的关系（如实施例2所示），最合适的铝含量是熔浴体总量的4～7.5%（以重量计）。

此外，用Cr₂O₃、Nb₂O₅和Ta₂O₅代替V₂O₅作为表面层形成元素的氧化物，并分别添加到处理熔浴中，然后进行与上述相同的试验，所得结果亦相同，在每一情况下最合适的铝含量分别如下：

对于Cr₂O₃：4～7.5%（以重量计）;

对于Nb₂O₅：4～7.5%（以重量计）;

对于Ta₂O₅：4～7.5%（以重量计）。

而且，按例4所述的同样方式，通过改变铝的添加量，以测定处理后试样上附着的熔浴剂量;洗脱熔浴剂所需的时间;试样表面氧化部分的比率。不论使用V₂O₅、Cr₂O₃、Nb₂O₅或Ta₂O₅，若铝含量在4～7.5%（以熔体总量为基准的重量百分数）的范围内，则不会影响上述因素的值。

Claims

1、一种在被处理制品上形成碳化物层或扩散层的方法，它包括：

1)制备一种含有下述成分的熔盐浴：

a)硼砂；

b)至少一种表面层形成元素的氧化物，它选自由周期表第V族主族(Va族)元素的氧化物和铬的氧化物所组成的这一组中的组分；和

c)铝；

其中所说至少一种表面层形成元素的氧化物是选自由含量不大于12%的氧化钒、含量不大于17%的氧化铌、含量不大于16%的氧化钽，以及含量不大于21.5%的氧化铬所组成的这一组中的组分，而所说至少一种表面层形成元素的氧化物的总量为9.5～21.5[以上百分数均以熔盐总量为基准的重量百分数]，所说铝的含量为4～7.5%[以熔盐总量为基准的重量百分数]，

2)将待处理制品浸入所说(熔)盐浴中。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于所说至少一种表面层形成元素的氧化物是含量为9.5～12%[以熔盐总量为基准的重量百分数]的氧化钒。

3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于所说至少一种表面层形成元素的氧化物是含量为14～17%[以熔盐总量为基准的重量百分数]的氧化铌。

4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于所说至少一种表面层形成元素的氧化物是含量为14～16%[以熔盐总量为基准的重量百分数]的氧化钽。

5、根据权利要求1所述的方法，其特征在于所说至少一种表面层所形成元素的氧化物是含量为19～12.5%[以熔盐总量为基准的重量百分数]的氧化铬。

6、根据权利要求1所述的方法，其特征在于所说熔盐浴的温度是在700℃至1250℃的范围内。

7、一种用于在被处理制品上形成碳化物层或扩散层的熔浴剂，它包括：

a）硼砂;

b）至少一种表面层形成元素（SFE）的氧化物，它选自由周期表第V族主族（Va族）元素的氧化物和铬的氧化物所组成的组;和

c）铝，

其中所说至少一种表面层形成元素的氧化物是选自由含量不大于12%的氧化钒、含量不大于17%的氧化铌、含量不大于16%的氧化钽、以及含量不大于21.5%的氧化铬所组成的组，而所说至少一种表面层形成元素的氧化物的总量为9.5～21.5%（以上百分数均以熔浴剂总量为基准的重量百分数），所说铝含量为4～7.5%（以熔浴剂总量为基准的重量百分数）。

8、根据权利要求7所述的熔浴剂，其特征在于所说至少一种表面层形成元素的氧化物是含量为9.5～12%（以熔浴剂总量为基准的重量百分数）的氧化钒。

9、根据权利要求7所述的熔浴剂，其特征在于所说至少一种表面层形成元素的氧化物是含量为14～17%（以熔浴剂总量为基准的重量百分数）的氧化铌。

10、根据权利要求7所述的熔浴剂，其特征在于所说至少一种表面层形成元素的氧化物是含量为14～16%（以熔浴剂总量为基准的重量百分数）的氧化钽。

11、根据权利要求7所述的熔浴剂，其特征在于所说至少一种表面层形成元素的氧化物是含量为19～21.5%（以熔浴剂总量为基准的重量百分数）的氧化铬。