一种降低微弧渗硼表面粗糙度的方法.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 104264104 A (43)申请公布日 2015.01.07 CN 104264104 A (21)申请号 201410516092.9 (22)申请日 2014.09.29 C23C 8/42(2006.01) C23C 8/02(2006.01) (71)申请人 河海大学常州校区 地址 213022 江苏省常州市新北区晋陵北路 200 号 (72)发明人 蒋永锋 包晔峰 (74)专利代理机构 常州市科谊专利代理事务所 32225 代理人 孙彬 (54) 发明名称 一种降低微弧渗硼表面粗糙度的方法 (57) 摘要 本发明公开了一种降低微弧渗硼表面粗糙度 的方法，。

2、 该方法包含的步骤如下 ：（a） 将钢试样前 期处理 ；（b） 将处理后的钢试样化学镀镍或化学 镀铜 ；（c） 然后再放入微弧渗硼溶液中进行微弧 渗硼处理， 即可得到相应粗糙度的渗硼层。 通过本 方法既能提高微弧渗硼速度， 又能降低微弧渗硼 的表面粗糙度， 使其无需后处理， 降低了成本， 并 且适合几乎所有的钢铁微弧渗硼工艺。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 (10)申请公布号 CN 104264104 A CN 104264104 A 1/1 页 2 1. 一种降低微弧渗硼表面。

3、粗糙度的方法， 其特征在于该方法包含的步骤如下 ： (a) 将钢试样前期处理 ； (b) 将处理后的钢试样化学镀镍或化学镀铜 ； (c) 然后再放入微弧渗硼溶液中进行微弧渗硼处理， 即可得到相应粗糙度的渗硼层。 2. 根据权利要求 1 所述的降低微弧渗硼表面粗糙度的方法， 其特征在于 ： 在所述的步 骤 (a) 中， 前期处理为依次进行除油、 酸洗和活化处理。 3. 根据权利要求 1 所述的降低微弧渗硼表面粗糙度的方法， 其特征在于 ： 在所述的步 骤 (b) 中， 化学镀镍的处理溶液的组分具有硫酸镍、 次亚磷酸钠、 柠檬酸钠、 乙酸钠、 乙酸铅 和去离子水 ； 其中， 在1L的去离子水中具有。

4、25g35g的硫酸镍、 20g30g的次亚磷酸钠、 15g 25g 的柠檬酸钠、 5g 15g 的乙酸钠和 0.5mg 1.5mg 的乙酸铅。 4. 根据权利要求 3 所述的降低微弧渗硼表面粗糙度的方法， 其特征在于 ： 其中， 在 1L 的去离子水中具有 30g 的硫酸镍、 25g 的次亚磷酸钠、 20g 的柠檬酸钠、 10g 的乙酸钠和 1mg 的乙酸铅。 5. 根据权利要求 1 所述的降低微弧渗硼表面粗糙度的方法， 其特征在于 ： 在所述的步 骤 (b) 中， 化学镀铜的处理溶液的组分具有硫酸铜、 甲醛、 乙二胺四乙酸二钠、 2,2 - 联吡 啶、 氢氧化钠和去离子水 ； 其中， 在1L。

5、的去离子水中具有5g15g的硫酸铜、 8ml18ml的 甲醛、 20g 30g 的乙二胺四乙酸二钠、 5mg 15mg 的 2,2 - 联吡啶和 8g 18g 的氢氧化 钠。 6. 根据权利要求 5 所述的降低微弧渗硼表面粗糙度的方法， 其特征在于 ： 其中， 在 1L 的去离子水中具有 10g 的硫酸铜、 13ml 的甲醛、 25g 的乙二胺四乙酸二钠、 10mg 的 2,2 - 联 吡啶和 13g 的氢氧化钠。 7. 根据权利要求 1 所述的降低微弧渗硼表面粗糙度的方法， 其特征在于 ： 在所述的步 骤 (c) 中， 所述的微弧渗硼溶液的组分具有氟硼酸钠、 氢氧化钾、 氯化钾和去离子水 ；。

6、 其中， 在 1L 的去离子水具有 30 40g 的氟硼酸钠、 15g 25g 的氢氧化钾和 5g 15g 的氯化钾。 8. 根据权利要求 7 所述的降低微弧渗硼表面粗糙度的方法， 其特征在于 ： 其中， 在 1L 的去离子水具有 35g 的氟硼酸钠、 20g 的氢氧化钾和 10g 的氯化钾。 9. 根据权利要求 1 所述的降低微弧渗硼表面粗糙度的方法， 其特征在于 ： 在所述的步 骤 (c) 中， 微弧渗硼处理过程为以钢为阴极， 石墨为阳极， 加电压至 220V-300V， 处理 5 15 分钟， 即可得到渗硼层。 权 利 要 求 书 CN 104264104 A 2 1/4 页 3 一种降。

7、低微弧渗硼表面粗糙度的方法 技术领域 0001 本发明涉及一种降低微弧渗硼表面粗糙度的方法， 属于表面处理技术领域。 背景技术 0002 目前， 因低碳钢表面硬度低、 耐磨性差， 用于模具、 磨损零件受到限制。为了使低 碳钢表面获得高硬度、 高耐磨性， 大幅提高上述零部件的使用寿命， 甚至用普通低碳钢代 替高合金钢在上述零部件上的使用， 钢铁表面微弧渗硼处理可达到上述效果。钢在溶液 中快速微弧渗硼是一种新型的钢铁表面改性技术， 该技术在特定的电解液中， 以被处理钢 铁为阴极， 惰性材料为阳极， 阴阳极之间施加一定的电压， 使电解液与钢铁界面上产生电 弧放电， 形成等离子体态的硼活性粒子， 这些。

8、粒子在电场的作用下快速吸附、 渗透到钢铁 表层， 形成硼化物， 实现钢铁表面的强化或改性。文献 (Kinetics of electrochemical boriding of low carbon steel,Appl.Surf.Sci.257(2011)69286934.) 与 文 献 (Bin Wang,Wenbin Xue,Jie Wu,Xiaoyue Jin,Ming Hua,Zhenglong Wu,Characterization of surface hardened layers on Q235low-carbon steel treated by plasma electr。

9、olytic borocarburizing,J.Alloys Comp.578(2013)162169.) 分别披露了一种钢铁微弧渗硼方 法， 但两者渗硼速度低， 厚度薄， 且使工件的表面粗糙度提高， 这样容易导致零件的配合和 精度降低。 发明内容 0003 本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷， 提供一种降低微弧渗硼表面 粗糙度的方法， 通过本方法既能提高微弧渗硼速度， 又能降低微弧渗硼的表面粗糙度， 使其 无需后处理， 降低了成本， 并且适合几乎所有的钢铁微弧渗硼工艺。 0004 为了解决上述技术问题， 本发明的技术方案是 ： 一种降低微弧渗硼表面粗糙度的 方法， 该方法包含的步。

10、骤如下 ： 0005 (a) 将钢试样前期处理 ； 0006 (b) 将处理后的钢试样化学镀镍或化学镀铜 ； 0007 (c) 然后再放入微弧渗硼溶液中进行微弧渗硼处理， 即可得到相应粗糙度的渗硼 层。 0008 进一步， 在步骤 (a) 中， 前期处理为依次进行除油、 酸洗和活化处理。 0009 进一步， 在步骤 (b) 中， 化学镀镍的处理溶液的组分具有硫酸镍、 次亚磷酸钠、 柠 檬酸钠、 乙酸钠、 乙酸铅和去离子水 ； 其中， 在 1L 的去离子水中具有 25g 35g 的硫酸镍、 20g 30g 的次亚磷酸钠、 15g 25g 的柠檬酸钠、 5g 15g 的乙酸钠和 0.5mg 1.5。

11、mg 的 乙酸铅。 0010 进一步， 其中， 在 1L 的去离子水中具有 30g 的硫酸镍、 25g 的次亚磷酸钠、 20g 的柠 檬酸钠、 10g 的乙酸钠和 1mg 的乙酸铅。 0011 进一步， 在步骤 (b) 中， 化学镀铜的处理溶液的组分具有硫酸铜、 甲醛、 乙二胺四 说 明 书 CN 104264104 A 3 2/4 页 4 乙酸二钠、 2,2 - 联吡啶、 氢氧化钠和去离子水 ； 其中， 在 1L 的去离子水中具有 5g 15g 的 硫酸铜、 8ml 18ml 的甲醛、 20g 30g 的乙二胺四乙酸二钠、 5mg 15mg 的 2,2 - 联吡啶 和 8g 18g 的氢氧化。

12、钠。 0012 进一步， 其中， 在 1L 的去离子水中具有 10g 的硫酸铜、 13ml 的甲醛、 25g 的乙二胺 四乙酸二钠、 10mg 的 2,2 - 联吡啶和 13g 的氢氧化钠。 0013 进一步， 在步骤 (c) 中， 所述的微弧渗硼溶液的组分具有氟硼酸钠、 氢氧化钾、 氯 化钾和去离子水 ； 其中， 在 1L 的去离子水具有 30 40g 的氟硼酸钠、 15g 25g 的氢氧化 钾和 5g 15g 的氯化钾。 0014 进一步， 其中， 在 1L 的去离子水具有 35g 的氟硼酸钠、 20g 的氢氧化钾和 10g 的氯 化钾。 0015 进一步， 在步骤 (c) 中， 微弧渗硼。

13、处理过程为以钢为阴极， 石墨为阳极， 加电压至 220V-300V， 处理 5 15 分钟， 即可得到渗硼层。 0016 采用了上述技术方案后， 该方法是在工件化学镀镍或化学镀铜之后， 再进行微弧 渗硼， 利用镍或铜的催化作用， 提高渗硼效率， 增加渗硼层的厚度， 同时镀镍层或镀铜层具 有避免微弧冲击而导致渗硼面粗糙度的提高的现象， 本发明处理后零件粗糙度低， 厚度厚， 无变形， 无需后处理， 降低了成本， 且其适合几乎所有的钢铁微弧渗硼工艺， 渗层硬度可达 HV1000-1200。 具体实施方式 0017 为了使本发明的内容更容易被清楚地理解， 下面根据具体实施例， 对本发明作进 一步详细的。

14、说明。 0018 实施例一 0019 首先配制化学镀镍的处理溶液， 并加热到 93 度， 将经过除油、 酸洗和活化的 20 钢 试样浸入配制的化学镀镍的处理溶液中 5 分钟， 然后放入配制的微弧渗硼溶液中， 以 20 钢 为阴极， 石墨为阳极， 加电压至 230V， 处理 5 分钟， 即可得到粗糙度不高于 R3.2 的渗硼层 ； 其中， 化学镀镍的处理溶液的组分具有硫酸镍、 次亚磷酸钠、 柠檬酸钠、 乙酸钠、 乙酸铅和去 离子水 ； 在 1L 的去离子水中具有 30g 的硫酸镍、 25g 的次亚磷酸钠、 20g 的柠檬酸钠、 10g 的 乙酸钠和 1mg 的乙酸铅 ； 所述的微弧渗硼溶液的组分。

15、具有氟硼酸钠、 氢氧化钾、 氯化钾和去 离子水 ； 其中， 在 1L 的去离子水具有 35g 的氟硼酸钠、 20g 的氢氧化钾和 10g 的氯化钾。 0020 实施例二 0021 首先配制化学镀铜的处理溶液， 并加热到25度， 将经过除油， 酸洗， 活化的45钢试 样浸入配制的化学镀铜的处理溶液中 2 分钟， 然后放入配制的微弧渗硼溶液中， 以 45 钢为 阴极， 石墨为阳极， 加电压至 220V， 处理 10 分钟， 即可得到粗糙度不高于 R1.6 的渗硼层 ； 其 中， 化学镀铜的处理溶液的组分具有硫酸铜、 甲醛、 乙二胺四乙酸二钠、 2,2 - 联吡啶、 氢氧 化钠和去离子水 ； 在1L。

16、的去离子水中具有10g的硫酸铜、 13ml的甲醛、 25g的乙二胺四乙酸 二钠、 10mg 的 2,2 - 联吡啶和 13g 的氢氧化钠 ； 微弧渗硼溶液的组分具有氟硼酸钠、 氢氧化 钾、 氯化钾和去离子水 ； 其中， 在 1L 的去离子水具有 30g 的氟硼酸钠、 15g 的氢氧化钾和 5g 的氯化钾。 0022 实施例三 说 明 书 CN 104264104 A 4 3/4 页 5 0023 首先配制化学镀镍的处理溶液， 并加热到 93 度， 将经过除油、 酸洗和活化的 20CrMnTi 钢试样浸入配制的化学镀镍的处理溶液中 3 分钟， 然后放入配制的微弧渗硼溶液 中， 以20CrMnTi。

17、钢为阴极， 石墨为阳极， 加电压至250V， 处理8分钟， 即可得到粗糙度不高于 R3.2 的渗硼层 ； 其中， 化学镀镍的处理溶液的组分具有硫酸镍、 次亚磷酸钠、 柠檬酸钠、 乙 酸钠、 乙酸铅和去离子水 ； 在1L的去离子水中具有25g的硫酸镍、 20g的次亚磷酸钠、 15g的 柠檬酸钠、 5g 的乙酸钠和 0.5mg 的乙酸铅 ； 微弧渗硼溶液的组分具有氟硼酸钠、 氢氧化钾、 氯化钾和去离子水 ； 其中， 在 1L 的去离子水具有 40g 的氟硼酸钠、 25g 的氢氧化钾和 15g 的 氯化钾。 0024 实施例四 0025 首先配制化学镀铜的处理溶液， 并加热到25度， 将经过除油， 。

18、酸洗， 活化的45钢试 样浸入配制的化学镀铜的处理溶液中 4 分钟， 然后放入配制的微弧渗硼溶液中， 以 45 钢为 阴极， 石墨为阳极， 加电压至 220V， 处理 10 分钟， 即可得到粗糙度不高于 R1.6 的渗硼层 ； 其 中， 化学镀铜的处理溶液的组分具有硫酸铜、 甲醛、 乙二胺四乙酸二钠、 2,2 - 联吡啶、 氢氧 化钠和去离子水 ； 在1L的去离子水中具有5g的硫酸铜、 8ml的甲醛、 20g的乙二胺四乙酸二 钠、 5mg 的 2,2 - 联吡啶和 8g 的氢氧化钠 ； 微弧渗硼溶液的组分具有氟硼酸钠、 氢氧化钾、 氯化钾和去离子水 ； 其中， 在 1L 的去离子水具有 40g。

19、 的氟硼酸钠、 25g 的氢氧化钾和 15g 的 氯化钾。 0026 实施例五 0027 首先配制化学镀铜的处理溶液， 并加热到25度， 将经过除油， 酸洗， 活化的45钢试 样浸入配制的化学镀铜的处理溶液中 1 分钟， 然后放入配制的微弧渗硼溶液中， 以 45 钢为 阴极， 石墨为阳极， 加电压至 220V， 处理 10 分钟， 即可得到粗糙度不高于 R1.6 的渗硼层 ； 其 中， 化学镀铜的处理溶液的组分具有硫酸铜、 甲醛、 乙二胺四乙酸二钠、 2,2 - 联吡啶、 氢氧 化钠和去离子水 ； 在1L的去离子水中具有15g的硫酸铜、 18ml的甲醛、 30g的乙二胺四乙酸 二钠、 15mg。

20、 的 2,2 - 联吡啶和 18g 的氢氧化钠 ； 微弧渗硼溶液的组分具有氟硼酸钠、 氢氧化 钾、 氯化钾和去离子水 ； 其中， 在1L的去离子水具有40g的氟硼酸钠、 25g的氢氧化钾和15g 的氯化钾。 0028 实施例六 0029 首先配制化学镀镍的处理溶液， 并加热到 93 度， 将经过除油、 酸洗和活化的 20CrMnTi 钢试样浸入配制的化学镀镍的处理溶液中 2 分钟， 然后放入配制的微弧渗硼溶液 中， 以 20CrMnTi 钢为阴极， 石墨为阳极， 加电压至 250V， 处理 8 分钟， 即可得到粗糙度不高 于 R3.2 的渗硼层 ； 其中， 化学镀镍的处理溶液的组分具有硫酸镍、。

21、 次亚磷酸钠、 柠檬酸钠、 乙酸钠、 乙酸铅和去离子水 ； 在 1L 的去离子水中具有 35g 的硫酸镍、 30g 的次亚磷酸钠、 25g 的柠檬酸钠、 15g 的乙酸钠和 1.5mg 的乙酸铅 ； 微弧渗硼溶液的组分具有氟硼酸钠、 氢氧化 钾、 氯化钾和去离子水 ； 其中， 在1L的去离子水具有35g的氟硼酸钠、 20g的氢氧化钾和10g 的氯化钾。 0030 通过以上六个实施例可以看出， 本发明处理后零件粗糙度低， 厚度厚， 无变形， 无 需后处理， 降低了成本， 且其适合几乎所有的钢铁微弧渗硼工艺， 微弧渗硼速度快， 渗层硬 度可达 HV1000-1200， 粗糙度不高于 R3.2。 0031 以上所述的具体实施例， 对本发明解决的技术问题、 技术方案和有益效果进行了 说 明 书 CN 104264104 A 5 4/4 页 6 进一步详细说明， 所应理解的是， 以上所述仅为本发明的具体实施例而已， 并不用于限制本 发明， 凡在本发明的精神和原则之内， 所做的任何修改、 等同替换、 改进等， 均应包含在本发 明的保护范围之内。 说 明 书 CN 104264104 A 6 。