一種純鈷滲硼硅處理方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種純鈷滲硼硅處理方法，可以制得具有硼硅滲層的鈷片，抗高溫氧化試驗結(jié)果顯示滲硼硅純鈷試樣抗高溫氧化性優(yōu)于未滲硼硅后純鈷試樣，并且耐磨性能優(yōu)良。
【專利說明】一種純鈷滲硼硅處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明專利涉及一種純鈷滲硼硅處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鈷是一種重要的戰(zhàn)略金屬，由于其具有優(yōu)良的物理、化學(xué)和機(jī)械性能，是生產(chǎn)耐高溫、耐腐蝕和強磁性等材料的重要原料，鈷及其合金廣泛應(yīng)用于電機(jī)、機(jī)械、化工、航空和航天等領(lǐng)域，可用作燃?xì)廨啓C(jī)的葉片、葉輪、導(dǎo)管、噴氣發(fā)動機(jī)、火箭發(fā)動機(jī)、導(dǎo)彈部件，化工設(shè)備中各種高負(fù)荷耐熱部件和原子能工業(yè)的重要金屬材料。隨著現(xiàn)代工業(yè)特別是航空、航天業(yè)的發(fā)展，熱端部件使用溫度不斷提高，使用環(huán)境也愈加苛刻，鈷及其合金的高溫氧化問題成為制約熱端部件應(yīng)用和使用壽命的重要因素之一。
[0003]滲硼是硼進(jìn)入鐵及一系列非鐵金屬表面的化學(xué)熱處理過程，滲硼后的鈷及其合金具有較高的硬度、耐磨性和耐腐蝕性。滲硅作為一種化學(xué)熱處理方法也可以顯著提高鈷及其合金的耐磨性、耐酸性和耐熱性。當(dāng)采用含有大量SiC的滲劑對鈷進(jìn)行處理時，在其基體上將會形成表層硅化物層，內(nèi)層硼化物層的雙層滲層，我們將其稱為滲硼硅處理(Borosiliconizing)。在高溫環(huán)境下,基體材料與滲層之間的內(nèi)擴(kuò)散加劇,通常會導(dǎo)致單層滲層的保護(hù)作用減弱甚至喪失，然而多層滲層(Multilayercoatings)能夠有效解決上述問題，內(nèi)、外滲層均具有良好的抗高溫氧化性和耐磨性，并且內(nèi)層滲層能夠在高溫下有效阻止基體和外層滲層之 間的內(nèi)擴(kuò)散。
[0004]因此，本專利通過對純鈷進(jìn)行滲硼硅處理獲得多層滲層，研究了多層滲層的顯微組織及高溫氧化性能，以期獲得具有特殊表面性能的滲層。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明專利的目的在于提供一種純鈷滲硼硅處理方法，其特征在于包括以下步驟:
[0006]步驟一,試樣表面處理
[0007]采用99.95wt%純鈷，經(jīng)線切割加工成IOmmX IOmmX IOmm的試樣，將試樣表面經(jīng)600號砂紙打磨并拋光處理。
[0008]步驟二，滲硼硅處理
[0009]滲硼硅處理裝置圖如圖1所示。將步驟一所制的純鈷試樣用乙醇除油清洗。將清洗過的試樣放置在滲劑中，所述純鈷和滲劑的質(zhì)量比約為1:10-20，并密封在鋼制滲箱中，將滲箱放入加熱爐內(nèi)，處理參數(shù)分別為850°C下保溫2h、4h、6h、8h，900°C下保溫2h、4h、6h、8h，950°C下保溫2h、4h、6h、8h，之后隨爐冷卻到室溫取出既得具有硼硅滲層的鈷片，所述滲層的內(nèi)層為硼化物層，外層為硅化物層。
[0010]其特征在于步驟一中所述的滲劑滲劑為粒狀，粒度為1mm。
[0011]其特征在于步驟二中所述的滲劑由供硼劑、活化劑和填充劑(供硅劑)組成，所述供硼劑為B4C,活化劑為KBF4,填充劑(供硅劑)為SiC，其中B4C、KBF4, SiC的質(zhì)量比為1-10:1-5:80-95。
[0012]其特征在于所述比(:、1--4、5^的質(zhì)量比為8:4:88。
[0013]其特征在于步驟二所述加熱爐為SX2-4-10型箱式電阻爐。
[0014]其特征在于步驟二中所制得的具有硼硅滲層的鈷片中滲層的厚度大約在40-186 μ m，所述硼化物層和硅化物層的厚度比值為1-4:8-10，硅化物層硬度大約為710HVQ.Q25，硼化物層硬度大約為 1296-1444HVQ.Q25。
[0015]其特征在于硅化物層的厚度約15μπι，過渡層的厚度約15μπι，硼化物層的厚度約104 μ m0
[0016]其特征在于步驟二中所制得的具有硼硅滲層的鈷片的磨損率為2.46mg/km。
[0017]磨損性能試驗采用M-200磨損實驗機(jī)(轉(zhuǎn)速為200r/min)，其磨損示意圖如圖2所示。圖中的摩擦副采用GCrl5鋼圓環(huán)(內(nèi)徑Φ15πιπι、外徑Φ50πιπι)，待測試樣為IOmmX IOmmX 10mm。所選載荷為30N,磨損時間為900s,每個試樣重復(fù)3次磨損。米用TG328A型光電天平分別稱磨損前后的試樣重量(精確到0.1mg)，以試樣的失重來評價其耐磨性。為了進(jìn)一步說明滲硼硅試樣的磨損行為及磨損機(jī)制，本實驗運用掃描電子顯微鏡(SEM，HITCHIS-3400N)對其磨損后的形貌進(jìn)行了觀察。
[0018]循環(huán)氧化試驗是在SX2-4-10型箱式電阻爐中進(jìn)行。試驗介質(zhì)為靜止空氣，試驗溫度為950°C。將清洗干燥后的試樣置于烘烤至恒重的石英坩堝內(nèi)。為保證試驗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，每組氧化試驗用3個試樣。采用氧化增重法，每5h將坩堝取出，試樣連同坩堝稱重一次。經(jīng)10次循環(huán)氧化，氧化時間總計50h。在TG328A型電光分析天平上稱重(精確到
0.1mg)。以氧化時間和測得的試樣的單位面積平均增重為橫、縱坐標(biāo)繪制出試樣的氧化動力學(xué)曲線。用PhilipsX射線衍射儀分析試樣表面形成的氧化產(chǎn)物。
[0019]有益效果:本發(fā)明采用的滲硼硅方法不需要專用設(shè)備，具有滲層可控、工藝簡單、操作方便，滲后易于清理，適應(yīng)性強和便于推廣的優(yōu)點。所用滲劑價格便宜、配比簡單、還可重復(fù)使用。滲硼硅后在純鈷表面形成了雙層合金化合物層，提高了試樣表面的硬度、耐磨性和抗高溫氧化性。適用于鈷及鈷基合金，在石油、化工機(jī)械、電力工業(yè)和航空航天高溫零部件上有良好的應(yīng)用前景。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]下面結(jié)合附圖及實施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明:
[0021]圖1為本發(fā)明的滲硼硅處理裝置圖；
[0022]圖2為本發(fā)明的磨損實驗示意圖；
[0023]圖3為純鈷在900°C滲硼硅8h的滲層顯微照片；
[0024]圖4為純鈷滲硼硅溫度、時間與滲層厚度的關(guān)系圖；
[0025]圖5 (a)為純鈷在溫度850°C，時間2h和8h滲硼硅后的XRD衍射圖；
[0026]圖5 (b)為純鈷在溫度900°C，時間2h和8h滲硼硅后的XRD衍射圖； [0027]圖5 (C)為純鈷在溫度950°C，時間2h和8h滲硼硅后的XRD衍射圖；
[0028]圖6(a)為純鈷在950°C，8h滲硼硅后的硅化物層、過渡層和硼化物層的顯微硬度值沿滲層深度分布；
[0029]圖6 (b)為純鈷在950°C，8h滲硼硅后的硼化物層和純鈷基體的顯微硬度值沿滲層深度分布；
[0030]圖7為純鈷與純鈷850°C X8h和950°C X8h滲硼硅后的滑動摩擦磨損試驗結(jié)果對比；
[0031]圖8 (a)是未滲硼硅的純鈷表面磨損形貌；
[0032]圖8(b)是高倍顯微鏡下(X300倍)未滲硼硅的純鈷表面磨損形貌；
[0033]圖8 (c)是850°C X8h滲硼硅的純鈷表面磨損形貌；
[0034]圖8(d)是高倍顯微鏡下(X300倍)850°C X8h滲硼硅的純鈷表面磨損形貌；
[0035]圖8 (e)是950°C X8h滲硼硅的純鈷表面磨損形貌；
[0036]圖8(f)是高倍顯微鏡下(X300倍)950°C X8h滲硼硅的純鈷表面磨損形貌
[0037]圖9為純鈷和純鈷在850°C X8h和950°C X8h滲硼硅后經(jīng)過950°C循環(huán)氧化50h的氧化增重與時間的關(guān)系曲線圖；
[0038]圖10 (a)為純鈷試樣經(jīng)950°C氧化50h的XRD衍射圖；
[0039]圖10 (b)為850°C X8h滲硼硅處理后的純鈷經(jīng)950°C氧化50h的XRD衍射圖； [0040]圖10 (C)為950°C X8h滲硼硅處理后的純鈷經(jīng)950°C氧化50h的XRD衍射圖；
【具體實施方式】
[0041]下面結(jié)合具體實施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0042]本發(fā)明專利的目的在于提供一種純鈷滲硼硅處理方法，
[0043]該方法通過以下步驟實現(xiàn)，
[0044]步驟一，試樣表面處理
[0045]采用99.95wt%純鈷，經(jīng)線切割加工成IOmmX IOmmX IOmm的試樣，將試樣表面經(jīng)600號砂紙打磨并拋光處理。
[0046]步驟二，滲硼硅處理
[0047]將步驟一所制的的純鈷試樣用乙醇除油清洗。將清洗過的試樣放置在滲劑(純鈷和滲劑的質(zhì)量比約為1:(10-20))中并密封在鋼制滲箱中，將滲箱放入加熱爐內(nèi)，處理溫度分別為 850°C下保溫 2h、4h、6h、8h，900°C下保溫 2h、4h、6h、8h，950°C下保溫 2h、4h、6h、8h，之后隨爐冷卻到室溫取出既得具有硼硅滲層的鈷片，所述滲層的內(nèi)層為硼化物層，外層為娃化物層。
[0048]步驟一中所述的滲劑為粒狀,粒度為1mm。
[0049]步驟二中所述的滲硼硅裝置如圖1所示。
[0050]步驟二中所述的滲劑由供硼劑、活化劑和填充劑(供硅劑)組成，所述供硼劑為B4C,活化劑為KBF4,填充劑(供硅劑)為SiC,其中B4C、KBF4' SiC的質(zhì)量比為1-10:1-5:80-95。
[0051]所述B4C、KBF4、SiC 的質(zhì)量比為 8:4:88。
[0052]步驟二所述加熱爐為SX2-4-10型箱式電阻爐。
[0053]所制得的具有硼硅滲層的鈷片中滲層的厚度大約在40-186 μ m,所述硼化物層和硅化物層的厚度比值為1-5:8-20，硅化物層硬度大約為710HVa(l25，硼化物層硬度大約為1296-1444HV匪
[0054]硅化物層的厚度約15 μ m,過渡層的厚度約15 μ m,硼化物層的厚度約104 μ m。步驟二中所制得的具有硼硅滲層的鈷片的磨損率為2.46mg/km。
[0055]滲層的顯微組織
[0056]圖3為純鈷在900°C滲硼硅8h后的滲層顯微照片。試樣從表面到基體很明顯的分成四個部分，即硅化物層、過渡層、硼化物層、鈷基體。最外層為硅化物層，基本上為等軸的粒狀結(jié)構(gòu)，厚度大約15μπι左右。緊鄰硅化物層的是過渡層，兩者有明顯的界面，過渡層厚度大約也是15μπι左右。過渡層與基體之間是硼化物層，兩者區(qū)分不是很明顯，硼化物呈針齒狀結(jié)構(gòu)，厚度大約104μπι左右。最內(nèi)層為純鈷的基體，硼化物以針齒狀結(jié)構(gòu)嵌入基體之中，和基體牢固結(jié)合。純鈷在900°C X8h滲硼硅條件下滲層總厚度達(dá)到134 μ m左右。
[0057]滲層厚度分析
[0058]本實驗中純鈷的滲硼硅處理包括滲硅和滲硼兩個過程。由圖4可以看出滲硼硅時間與滲層厚度的關(guān)系呈現(xiàn)一定的拋物線關(guān)系，而且溫度對滲層厚度的影響要大于時間對滲層厚度的影響。這是因為無論是滲硼還是滲硅都是化學(xué)熱處理的一種方式，滲硼硅時間與滲層厚度的關(guān)系都遵循化學(xué)熱處理的規(guī)律。根據(jù)溫度與擴(kuò)散系數(shù)之間的關(guān)系可知，原子的擴(kuò)散速度隨溫度的升高急劇增大，且當(dāng)溫度一定時，擴(kuò)散的時間越長，擴(kuò)散層越深，但隨著時間延長，滲層增加的速度變慢，即滲層厚度的增加與擴(kuò)散時間呈拋物線關(guān)系。所以隨著溫度的增加，滲劑的分解加速，[Si]原子和[B]原子擴(kuò)散速率加快，滲層厚度增加。純鈷滲硼硅的滲層厚度大約在40~186 μ m之間。
[0059]滲層物相分析
[0060]為了進(jìn)一步明 確滲層的金相組織，分別對滲硼硅溫度850°C、90(TC、95(rC，滲硼娃時間2h和8h的試樣表層進(jìn)行了 X-ray衍射分析試驗。試驗結(jié)果見圖5,圖5 (a)為8500C X 2h 和 850°C X 8h 滲硼硅的 XRD 衍射圖；圖 5 (b)為 900°C X 2h 和 900°C X 8h 滲硼硅的XRD衍射圖；圖5 (c)為950°C X 2h和950°C X 8h滲硼硅的XRD衍射圖。
[0061]由圖5(a)可知，純鈷在850°C X2h和850°C X8h滲硼硅后得到的單相Co2B，圖5(b)是純鈷在900°C X2h和900°C X8h滲硼硅后的XRD衍射圖，其中在900°C X2h時滲硼硅只有Co2B峰線存在，而在900°C X 8h滲硼硅的試樣中最強峰為Co2B,但是有少量Co2Si峰線存在，即在該參數(shù)下滲硼硅后，試樣中不僅能檢測到Co2B相，還能檢測到少量的鈷的硅化物相(Co2Si)。圖5 (c)是純鈷在950°C滲硼硅，滲硼硅時間為2h和8h的XRD衍射結(jié)果圖，純鈷在950°C X2h滲硼硅后，在XRD衍射圖中基本上是Co2Si峰線，并有極少量Co2B峰線，在950°C X8h的XRD中未發(fā)現(xiàn)Co2B峰線的存在，這是因為鈷的硅化物層覆蓋在鈷的硼化物層上，隨著滲硼硅溫度的升高和滲硼硅時間的延長，硅化物層逐漸變厚，XRD射線無法穿透該層，因此950°C X8h滲硼硅后無法檢測到鈷的硼化物相。
[0062]滲層顯微硬度分析
[0063]圖6為純鈷950°C X 8h滲硼硅后顯微硬度壓痕沿滲層深度分布的照片(載荷選用25g)，圖6(a)為該滲硼硅試樣的硅化物層、過渡層和硼化物層的顯微硬度值沿滲層深度分布圖，圖6(b)為該滲硼硅試樣的硼化物層和純鈷基體的顯微硬度值沿滲層深度分布圖。由圖可知，最外層的硅化物相(Co2Si)硬度大約7IOHVaC125。而硅化物和硼化物之間的過渡層的硬度降至556HVa(l25左右，這是由于硅化物和硼化物之間的過渡層存在結(jié)構(gòu)缺陷，以及過渡層不同物相的熱膨脹系數(shù)不同造成的。而硼化物層(Co2B)硬度大約為1444~1296HVa(l25，高于硅化物層硬度。而硼化物和基體之間的過渡層硬度大約1252HVa(l25，這是由于進(jìn)行滲硼硅時，硼進(jìn)入滲硼層下面的過渡層中，增加了過渡層的硬度，而基體硬度約為242HVa(l25。由上述分析可知，鈷的硅化物和硼化物的顯微硬度都要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其基體的硬度。
[0064]純鈷滲硼硅過程分析
[0065]根據(jù)綜上分析，純鈷滲硼硅過程如下:首先滲劑中分解出來的活性[B]、[Si]原子吸附在純鈷試樣的表面，由于B原子活性大，原子半徑小，且首先分解，表面活性[B]原子溶解于鈷中并很快達(dá)到飽和溶解度，并達(dá)到生成Co2B的含量，開始形成硼化物晶核，因硼化物的長大具有擇優(yōu)取向性，形成齒狀，這時硼化物的進(jìn)一步長大將試樣表面完全覆蓋。Si原子由于活性相對較小，原子半徑大，化學(xué)反應(yīng)中隨后分解，則尚未形成晶核。隨著滲硼硅溫度和時間的升高，分解的Si原子越來越多，Si勢也越來越大，滲硼過程停止，滲硅過程起主導(dǎo)地位，Si原子向金屬基體的縱深擴(kuò)散，溶于鈷中形成單一的固溶體相，這時最高含Si量仍未達(dá)到850°C下該固溶體相的飽和固溶度。當(dāng)其表面最高含Si量達(dá)到飽和固溶度后，隨著Si原子在被滲金屬表面的繼續(xù)吸收，滲層表面出現(xiàn)了 Co2Si相層，此時，滲層由內(nèi)到外由硼化物層(Co2B)、Si溶于Co的過渡層和硅化物層(Co2Si)三層組成。
[0066]滲層耐磨性研究
[0067]圖7為純鈷、與純鈷850°C X8h和950°C X8h滲硼硅后的滑動摩擦磨損試驗結(jié)果對比。從圖上可以看出，純鈷在載荷30N的條件下滑動磨損900s后，其磨損失重為3.75mg,磨損率為7.97mg/km。純鈷在850°C X 8h滲硼硅后，滲層為Co2B單相，在相同的磨損條件下，其磨損失重僅為0.23mg， 磨損率為0.49mg/km。純鈷在950°C X 8h滲硼硅后，滲層為Co2B和Co2Si雙相,從磨損形貌照片可以確定磨痕寬度大約0.85mm,而對磨環(huán)直徑Φ 50mm,可以計算出磨損深度約4 μ m，表層的硅化物相(Co2Si)厚度約20 μ m,因此亞表層的Co2B相對磨損沒有作用，僅為硅化物層的耐磨性研究，在相同的磨損條件下，其磨損失重為0.54mg，磨損率為 2.46mg/km。
[0068]因此，滲硼硅后純鈷表面的耐磨性顯著提高。由于純鈷滲硼硅后滲層硬度大大提高(Co2Si層硬度約7IOHVaC125硼化物層約1296~1444HVa(l25)?？梢?，滲層的硬度對耐磨性有很大的影響，而且硼化物層的耐磨性比硅化物層的耐磨性好。
[0069]圖8是磨損試樣的磨痕形貌，其中圖8 (a)是未滲硼硅的純鈷表面磨損形貌，磨痕較多。高倍下(如圖8(b))觀察劃痕主要是溝槽，溝槽較多但不深，沒有塑性翻邊出現(xiàn)，可見對磨件上的一些微凸起與純鈷表面接觸時，對純鈷表面發(fā)生如刨削一樣的微觀切削過程，這樣直接造成材料的去除，形成一次切屑，所以純鈷的磨損失重較大。圖8(c)是850°C X8h滲硼硅的試樣表面磨損形貌，磨痕不明顯，說明硼化物層(Co2B)的磨損失重非常小。高倍下(如圖8(d))觀察磨損形貌主要是極少量非常淺的溝槽、顯微孔洞和微觀裂紋等滲層結(jié)構(gòu)缺陷。材料經(jīng)過滲硼后，滲層表層一般都不同程度地存在著一些疏松孔洞。這些孔洞對滲硼件的機(jī)械性能的影響說法不一，多數(shù)文獻(xiàn)認(rèn)為，疏松孔洞使?jié)B層的脆性增加，耐磨性下降，也是裂紋萌生和擴(kuò)展導(dǎo)致龜裂、剝落失效的一種潛在威脅。也有文獻(xiàn)認(rèn)為疏松的孔洞可以存儲潤滑油提高耐磨性。圖8(e)是950°C X8h滲硼硅的試樣表面磨損形貌，磨痕也不明顯，說明硅化物層(Co2Si)的磨損失重也較小，高倍下(如圖8(f))觀察磨損形貌主要是少量溝槽、硅化物層孔洞缺陷。硅化物磨損形貌中的溝槽較硼化物磨損后的溝槽深，可見耐磨性比硼化物層差。
[0070]滲層高溫氧化性能研究[0071]由圖9可見，純鈷試樣、純鈷850°C X8h滲硼硅試樣和純鈷950°C X8h滲硼硅試樣的高溫氧化動力曲線均呈拋物線規(guī)律，純鈷試樣的重量增加遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于滲硼硅試樣的重量增加，說明純鈷的抗高溫氧化性能不及滲硼硅處理后的純鈷。根據(jù)滲硼硅后的XRD結(jié)果分析可知，850°C X8h滲硼硅時滲層為Co2B相，950°C X8h滲硼硅時其表層為Co2Si相，內(nèi)層為Co2B相。純鈷在滲硼硅后其抗高溫氧化性能得到很大的提高，并且950°C X8h滲硼硅時的氧化增量和氧化增重速率都比850°C X8h滲硼硅時的更低。這表明純鈷950°C X8h滲硼硅時其抗高溫氧化性能更好。
[0072]為了進(jìn)一步研究鈷滲硼硅后的抗高溫氧化性能，我們對它們的高溫氧化后的試樣做了 XRD分析，如圖10(a)所示。純鈷在高溫氧化后得到了 CoO和Co3O4，鈷的氧化會形成兩種氧化物，一種是NaCl結(jié)構(gòu)的CoO，另一種是尖晶石結(jié)構(gòu)的Co304。根據(jù)溫度和氧分壓的不同，鈷的氧化可生產(chǎn)CoO的單層氧化膜或CoO與Co3O4的雙層氧化膜，當(dāng)高溫生成CoO與Co3O4這兩種氧化膜時，氧化膜主要為CoO，僅在CoO層之上形成很薄的一層Co3O4,可以認(rèn)為整個氧化過程由CoO層中的擴(kuò)散控制。
[0073]純鈷850°C X 8h滲硼硅試樣的高溫氧化產(chǎn)物同樣為CoO和Co3O4,其表層的Co2B仍然存在，如圖10(b)所示，說明Co2B的抗高溫氧化性能較好，這是由于硼化物可以提高基體的抗高溫氧化性能，所以純鈷在850°C滲硼硅后其抗高溫氧化性能得到了很大提高。
[0074]純鈷950°C X8h滲硼硅試樣高溫氧化后XRD分析結(jié)果顯示為SiO2和Co2Si (圖10(c))，其中Si元素被氧化成SiO2氧化膜，SiO2屬于六方晶體結(jié)構(gòu)，S1-O間以強大的共價鍵結(jié)合，使其具有高硬度、高熔點的特性，所以SiO2具有非常高的穩(wěn)定組織，是一種理想的氧化物保護(hù)膜，氧在SiO2氧化膜中擴(kuò)散系數(shù)非常低，并且熱穩(wěn)定性很高，它能增加表層和氧化物的致密性，提高氧化膜與滲層的附著能力，可以減少剝落傾向。純鈷950°c X8h滲硼硅試樣抗高溫氧化性能優(yōu) 于850°C X 8h滲硼硅試樣，估計是氧在SiO2氧化膜中的擴(kuò)散率低于在CoO和Co3O4氧化膜中的擴(kuò)散率。因此，Co2Si層比Co2B的抗高溫氧化性能更好。
[0075]綜上所述得出:
[0076]I)純鈷在850°C X (2-8)h,900°C X2h條件下滲硼硅后，滲層組織為單相Co2B，在9000C X8h、950°C X (2_8)h條件下滲硼硅后，滲層組織為Co2B和Co2Si雙相。硼化物層呈齒狀形貌，硅化物層呈等軸粒狀形貌。純鈷滲硼硅后的滲層厚度為40~186 μ m，且隨著處理溫度的升高和處理時間的延長而增厚。
[0077]2)純鈷滲硼硅后，其次表層硼化物層(Co2B)硬度高于表層硅化物層(Co2Si)硬度，且兩者都大大高于基體硬度，硅化物層和硼化物層之間的過渡層硬度也高于基體硬度。滲硼硅處理后的純鈷的耐磨性有顯著提高，且硼化物層耐磨性高于硅化物層耐磨性。
[0078]3)純鈷950°C氧化50h后氧化產(chǎn)物為CoO和Co3O4,純鈷850°C X8h滲硼硅后經(jīng)950°C氧化50h后氧化產(chǎn)物同樣為CoO和Co3O4,純鈷950°C X 8h滲硼硅后經(jīng)950°C氧化50h后氧化產(chǎn)物為Si02。純鈷滲硼硅后，無論其表層是硅化物相還是硼化物相，其抗高溫氧化性能都得到極大提高，并且硅化物的抗高溫氧化性能更好。
[0079]應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種純鈷滲硼硅處理方法，其特征在于包括以下步驟: 步驟一，試樣表面處理 采用99.95wt%純鈷,經(jīng)線切割加工成IOmmX IOmmX IOmm的試樣,將該試樣表面經(jīng)600號砂紙打磨并拋光處理； 步驟二，滲硼硅處理 將步驟一所制的純鈷試樣用乙醇除油清洗；將清洗過的純鈷放置在滲劑中，所述純鈷和滲劑的質(zhì)量比約為1:10-20，并密封在鋼制滲箱中，將滲箱放入加熱爐內(nèi)，處理參數(shù)分別為 850°C下保溫 211、411、611、811，9001:下保溫211、411、611、811，9501:下保溫211、411、611、811，之后隨爐冷卻到室溫取出既得具有硼硅滲層的鈷片，所述滲層的內(nèi)層為硼化物層，外層為硅化物層。
2.如權(quán)利要求1所述的一種純鈷滲硼硅處理方法，其特征在于步驟一中所述的滲劑為粒狀，粒度為1mm。
3.如權(quán)利要求1所述的一種純鈷滲硼硅處理方法，其特征在于步驟二中所述的滲劑由供硼劑、活化劑和填充劑(供硅劑)組成，所述供硼劑SB4C,活化劑為KBF4，填充劑(供硅劑)為 SiC，其中 B4C、KBF4、SiC 的質(zhì)量比為 1-10:1-5:80-95。
4.如權(quán)利要求2所述的一種純鈷滲硼硅處理方法，其特征在于所述B4C、KBF4、SiC的質(zhì)量比為8:4:88o
5.如權(quán)利要求1所述的一種純鈷滲硼硅處理方法，其特征在于步驟二所述加熱爐為SX2-4-10型箱式電阻爐。
6.如權(quán)利要求1所述的一種純鈷滲硼硅處理方法，其特征在于步驟二中所制得的具有硼硅滲層的鈷片中滲層的厚度大約在40-186 μ m，所述硼化物層和硅化物層的厚度比值為1-4:8-10，硅化物層硬度大約為710HVa(l25，硼化物層硬度大約為1296-1444HVa(l25。
7.如權(quán)利要求6所述的一種純鈷滲硼硅處理方法，其特征在于硅化物層的厚度約15 μ m,過渡層的厚度約15 μ m,硼化物層的厚度約104 μ m。
8.如權(quán)利要求1所述的一種純鈷滲硼硅處理方法，其特征在于步驟二中所制得的具有硼娃滲層的鈷片的磨損率為2.46mg/km。
【文檔編號】C23C12/02GK103952662SQ201410167986
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年4月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月24日
【發(fā)明者】慕東, 何茗, 劉源, 沈保羅 申請人:成都工業(yè)學(xué)院