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    GSB-Ⅱ    B4C(10%)、B2O3    NaF、KBF4    SiC(80%)、木炭粉    Al    纤文素
    (6)自保护膏剂:在渗硼的过程中,为了防止空气中氧气对渗层质量产生影响,一般需要密封隔绝空气。自保护膏剂的研究可以减去密封装箱这道工序,大大的降低成本,提高了生产效率。FeSiO3在890℃时处于熔融状态,可形成表面玻璃态膜,此膜能阻止外界空气进入,防止内层氧化。在涂层表面形成一层玻璃态壳是膏剂具有自保护作用的原因。这层玻璃态膜主要由SiO2组成,尚有部分B2O3、Na20、K2O,在高温下呈粘状,空气介质中的氧很难扩散进入,从而起到保护试样的作用[9]。本课题中用的自保护膏剂是由石英粉(10%)、硅酸钠(30%)、硼酸(5%)和粘土混合后调成膏状,均匀涂抹在已经涂抹过渗硼膏剂的零件外表面。
    1.1.2 制造膏剂的工艺流程
    制造膏剂的工艺流程为:研磨—配料—混匀—加入粘结剂—搅拌。
    (a)研磨:将供硼剂、活化剂、填充剂和还原剂各自放入研钵中研磨,达到细化颗粒的目的。
    (b)配料:将供硼剂、活化剂、填充剂和还原剂按最佳配方进行配料、混合。
    (c)混匀:在球磨机中进行混料,混料充分与否对膏剂质量的影响较大,所以一定要充分混匀。
    (d)在粉剂中加入粘结剂。
    (e)进行充分搅拌。粘结剂的加入量根据涂覆要求而定。
    1.1.3膏剂渗硼的工艺流程
    (1)首先将试样除锈,然后在砂纸上打磨光亮,用无水酒精清洗干净,在试样表面涂敷7mm~9mm的渗硼膏剂;将涂敷好膏剂的试样放入烘干箱,在100℃左右烘干lh~2h。
    (2)在渗硼膏剂层外表面均匀涂覆一层3mm~4rnm厚的自保护层,待自然干燥后经过50℃~70℃烘干lh~2h后再转入150℃烘干2h,如果涂覆后直接在150℃下一次性烘干,会造成保护层鼓泡或破裂。
    (3)将试样放入电阻炉中,910℃保温5h,空冷,取出试样,清洗表面残留膏剂[10]。
    1.1.4 渗硼材料的选用
    渗硼工艺适用于钢、铸铁及硬质合金等材料制作的零件,常用的有45、40Cr、T8、一般工具钢、高合金工具钢等。模具材料的化学成分对渗层的组织、性能有很大的影响。在相同的渗硼工艺条件下,钢中的含碳量越多,渗硼层深度越薄。钨、钼等元素会急剧减小渗层深度,其次是铬、硅、铝,而锰、镍、钴几乎无影响。低碳钢由于基体太软,同时在渗硼加热中较易出现魏氏体组织,一般情况下最好不用低碳钢。高合金钢渗硼层的耐磨性优于低合金钢,更优于低碳钢,但高合金钢渗层较薄,也较易出现双相,零件表面的脆性也较大[11]。渗硼零件常用材料及应用见表1.2。
    表1.2 渗硼零件常用材料及应用
    常用材料    渗硼效果及应用
    20    渗硼效率高,易获得单相Fe2B层,与基体结合力强;适用于对基体强度要求不高的耐磨或抗蚀件。
    45、40Cr    渗硼效率中等,渗层耐磨性好,与基体结合牢固;适用于要求表面耐磨,基体强度要求较高的零件。
    T8、T10、9SiCr、5CrNiMo、5CrMnMo、3Cr2W8V、Cr12MoV    渗硼效率低,渗层较薄。适用于要求耐磨性、热硬性及基体要求高强度较高的模具,可显著提高零件的使用寿命。
    1.1.5 膏剂渗硼的工艺方法
    现有的膏剂渗硼工艺方法主要有装箱法、自保护法、感应法、离子法等。比较常用的有装箱法、自保护法与感应法。
    (1) 装箱法膏剂渗硼:将膏状渗硼剂涂在钢件表面,等涂层干燥后将钢件放在装有填充剂的可密封的箱体中,并置于空气炉中进行加热的渗硼方法。此方法的填充剂可重复使用,但是对于渗硼后需要热处理的工件则需要重新进行加热处理,这就需要耗费大量的能源和时间,增加了渗硼的成本[4]。
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