填充剂在渗硼过程中有三方面的作用,首先使供硼剂活化剂均匀分布其中,以使工件与渗剂均匀接触,使渗硼剂活化剂保持适当的浓度,保证渗硼层的均匀性;其次是产生或保持还原气氛,以保持渗硼件表面的活性,保证渗硼过程的顺利进行,稳定渗硼层的质量;再次是防止渗剂的烧结,提高渗剂的松散性[11]常用的填充剂主要有:碳化硅、三氧化二铝或活性碳等。填充剂的选择十分重要,当供硼剂和活化剂相同时,而使用不同的填充剂得到的渗硼效果差别比较大,这是因为不同的填充剂所产生的气氛不同,其中 SiC 是比较理想的填充剂,这是由于 SiC 具有一定的还原性, 其在渗硼过程中兼有催渗作用,可进一步提高渗剂的活性。
用于钛及钛合金渗硼的渗硼剂可以专门设计,也可以采用钢铁渗硼的渗硼剂。表1.2中列举了目前钛合金渗硼所用渗剂以及渗硼后渗层的特点。根据经验知,当供硼剂为B4C时,基体合金渗硼效果好,渗硼量大。与之对应,C又是常用的催化剂同时也可以作为还原剂。表中有一种渗剂的组成是非晶态的硼(90.87%的硼,4.53%镁)、无水碳酸钠(试样最少含有99.5%,0.01%不溶物,0.001%氯化物,0.001%磷酸盐,0.001%氮化物,0.005%二氧化硅,0.003%硫化物,0.01%氢氧化铵,0.03%钙,0.005%镁,0.005%钾)和被用作催化剂的碳(100%纯碳),同时,与其基体钛合金粉末(0.4%氧,0.05%氮,0.08%碳,0.5%铁,剩余为纯钛)相混合[15]。
表1.2 固体渗硼后Ti和Ti6Al4V合金表面特性
基体金属 工艺 渗剂 温度 渗层组成 硬度 参考文献
Ti 固体渗硼 非晶硼,KBF4 1200~1500℃ TiB ,TiB2 未知 [12]
Ti6Al4V 固体渗硼 非晶硼,Na2CO3,C 850~1050℃ TiB2 3200HV [13]
Ti6Al4V 固体渗硼 未知 1050℃ TiB2 3300HV [1]
Ti 固体渗硼 非晶硼,Na2CO3,C 800~1000℃ TiB whiskers 550HV [15]
Ti
固体渗硼 非晶硼,
硼碳化物,硼砂.
(B, C, Si, etc.)
900~1100℃
TiB, TiB2
1440HV
[14]
Ti 固体渗硼 B4C, C 1000℃ TiB,
TiB2,TiC 820HV [6]
Ti6Al4V
固体渗硼 Ekabor II
( 无机Si, B和含氟化合物)
1100℃
TiB
2700HV
[4]
Ti6Al4V 固体渗硼 B4C, NaF, KBF4, Fe2O3 930℃ ,TiB,
TiB2 1540~
1802HV [3]
Ti6Al4V 固体渗硼 自制渗剂 1000~1100℃ TiB, TiB2 3000HV [2]
膏剂法渗硼也是另一种固体渗硼的方法,表1.2中B4C, NaF, KBF4, Fe2O3是孙文山等[3]在进行钛合金膏剂法渗硼时采用的渗剂。
表1.2中 Ekabor II商业渗剂来自于德国,它是一种成功用于钢铁材料渗硼的渗硼剂,也应用于钛合金渗硼。尽管对TC4钛合金渗硼研究的报道很多,但是有关渗剂的具体详细组成却很少有提及。 钛合金固体渗硼工艺研究+文献综述(4):http://www.youerw.com/cailiao/lunwen_7626.html