8.电解渗硼

8.电解渗硼

用电解法在熔融含硼介质中进行渗硼的化学热处理工艺称为电解渗硼。电解渗硼法是在渗硼盐浴中,以工件为阴极,以耐热钢或不锈钢坩埚为阳极,通以直流电进行渗硼处理的一种方法。

(1)电解渗硼的特点

1)设备简单,渗硼速度快,安全防护较容易。

2)渗层厚度和渗层的相组成可以用调整电流密度的办法予以控制。

3)可以利用价格便宜的渗剂。因此,电解渗硼法自1934年问世以来发展迅速,多用于工具、模具和耐磨、耐蚀工件。

4)由于电解法只适用于形状比较简单的工件,且对坩埚材料有腐蚀性,同时存在盐浴易老化和工件清洗困难等问题,因此电解渗硼技术的广泛使用受到一定的限制。

(2)电解渗硼工艺

电解渗硼在生产中应用较为方便,有下列几种方法。

1)硼砂浴中电解渗硼。在硼砂浴中电解渗硼时,以工件为阴极,预先用硼砂浸渍过的石墨作阳极(或以石墨衬里、耐热钢外套的坩埚作阳极)。电流密度为0.15~0.35A/cm2,处理温度为930~950℃,时间为2~6h,渗层厚度为0.15~0.35mm。(https://www.daowen.com)

2)硼砂浴中加入NaCl7.5%或NaF20.5%(质量分数),可改善硼砂浴的流动性,加速工艺过程,工件上也不结硬壳。所用电规范与1)相同。

3)以LiF、NaF、KF等作为溶剂,将块状硼装在钢筐内作阳极,工件为阴极,在Ar或H2及N2的气氛保护下进行电解渗硼。电流密度为0.5~2.5A/cm2,800~900℃保持15min~5h,可得0.0125~0.5mm的渗层。

4)两种较新的电解盐浴配方(质量分数)及电参数。

Ⅰ号浴:B2 O555%+Na2 B4 O735%+NaF10%。

Ⅱ号浴:B2 O555%+Na2 B4 O735%+NaF10%+NaCl5%

渗硼条件:电流密度为0.1~0.25A/cm2,温度为650~850℃,渗硼时间为1.5~3.5h。渗后用清水煮沸10~15min,即可将粘在工件上的残盐完全清除,工件表面光洁。这种渗剂使用寿命较长,对环境无污染。当其渗硼能力下降时,加入AlF31%~2%(质量分数),即可恢复其原有能力。

5)低温电解渗硼工艺。其过程是在成分(质量分数)为Na2 B4 O760%~75%和PbO25%~40%的盐浴中工件接阴极,于550~600℃、电流密度为0.1~0.2A/cm2的条件下渗硼5~10h,可得到较满意的结果。