本發明涉及金屬表面處理領域，具體涉及一種低溫液體滲硼劑及滲硼工藝。

背景技術：

金屬材料在人類的生產、生活中發揮著至關重要的作用，金屬材料在使用過程中由于磨損、腐蝕以及氧化損耗等原因，每年金屬的損耗和浪費數量巨大，為了改善金屬工件的抗磨損和耐腐蝕性能，人們采用了各種表面改性技術。許多金屬的硼化物都是熔點高、硬度高、耐腐蝕性強的化合物，滲硼得到的滲硼層不但硬度高、耐磨性好，而且有良好的耐腐蝕性和耐高溫性能，所以人們常用滲硼來改善金屬材料的表面性能。

目前，常見滲硼方法有固體滲硼、鹽浴滲硼、氣體滲硼、等離子滲硼等，工業上應用較多的還僅限于固體滲硼，固體滲硼主要是高溫滲硼(850℃～950℃)，存在明顯的缺點：滲硼溫度高、時間長、工件熱處理后變形較大；滲硼層脆性大，與基體結合不牢，容易剝落；鑒于高溫滲硼存在以上不足，為降低成本，減少工件變形，拓寬滲硼工藝的廣泛應用，目前，國內外學者、專家主要在低溫多元滲硼上的研究較為成熟。

所謂的低溫滲硼是指在相變溫度以下進行滲硼。低溫滲硼處理可以減小模具變形，降低滲硼脆性，并仍可得到耐磨性較好的表層組織。對一些結構復雜、型腔小、精度要求高的模具特別適用，再加上固體滲硼工藝簡單、操作方便、滲件易清洗等優點，已成為滲硼技術的補充和發展。

技術實現要素：

本發明的目的在于針對目前固體滲硼、液體滲硼、氣體滲硼中存在的缺陷，提供一種滲硼操作溫度低，滲硼工件易清理，適于工業化生產的低溫液體滲硼劑及滲硼工藝。

本發明的目的是以下述方式實現的：低溫液體滲硼劑，包括： 硼砂25～45%，氟硼酸鉀2～4%，氯化鈰0.4～0.6%，其余為水，以上百分比為質量百分比。

優選的，硼砂30～40%，氟硼酸鉀2.5～3.5%，氯化鈰0.45～0.55%，其余為水。

優選的，硼砂35%，氟硼酸鉀3%，氯化鈰0.5%，其余為水。

滲硼工藝，包括以下步驟：

（1）按配比稱取滲硼劑各組分，混合均勻，備用；

（2）對試樣表面進行納米化處理；

（3）將納米化后的試樣進行表面去污處理；

（4）將滲硼劑和處理后的試樣置入滲罐內，密封滲罐；

（5）將滲罐放入螺線管內，通交流電加熱，溫度控制在280～320℃，保溫24小時，滲罐內壓強為3MPa；冷卻至室溫，取出試樣。

所述滲罐的材質為聚四氟乙烯。

所述步驟（5）中溫度優選為300℃。

相對于現有技術，本發明的有益效果是：共滲后工件變形更小、無相變、無內應力、極大推動在精密件上的應用；低溫共滲層更厚，約為70～80μm，應用領域廣；液體滲硼劑中硼原子活性增強、擴散速率提高、經濟性好；加入催滲的氯化鈰，能有效降低滲硼溫度。

具體實施方式

低溫液體滲硼劑，包括： 硼砂25～45%，氟硼酸鉀2～4%，氯化鈰0.4～0.6%，其余為水，以上百分比為質量百分比，加入催滲的氯化鈰，能有效降低滲硼溫度。

滲硼工藝，包括以下步驟：

（1）按配比稱取滲硼劑各組分，混合均勻，備用；

（2）對試樣表面進行納米化處理，試樣經表面噴丸處理后，其表面晶粒納米化，表面活性增加，有利于吸附硼原子，也有利于硼原子向試樣內部擴散；

（3）將納米化后的試樣進行表面去污處理；

（4）將滲硼劑和處理后的試樣置入滲罐內，密封滲罐，滲罐的材質為聚四氟乙烯；

（5）將滲罐放入螺線管內，通交流電加熱，溫度控制在280～320℃，保溫24小時，滲罐內壓強為3MPa；冷卻至室溫，取出試樣。采用電磁感應加熱，使得試樣處在交變的電、磁場中，交流電場的電磁作用將加劇滲劑分子的熱振動，加快滲劑反應，提高活性硼原子及含硼活性基團的產率；交變電磁場的電磁攪拌作用對滲劑中活性硼原子及含硼活性基團向試樣表面的擴散也有一定的促進作用，另外感生交流電具有提高鋼試樣內部空位濃度及其遷移能力的作用， 從而降低硼原子的擴散激活能，加速硼原子在試樣基體內的擴散及基體中鐵向滲硼層內的擴散，從而大大降低滲硼溫度。高壓強環境，也能提供硼原子的擴散系數，從而使滲硼可在低溫環境下進行。

實施例1：

本發明的低溫滲硼工藝步驟如下：（1）按配比稱取滲硼劑各組分，混合均勻，備用，滲硼劑的配比為硼砂35%，氟硼酸鉀3%，氯化鈰0.5%，其余為去離子水，以上百分比為質量百分比；

（2）對試樣表面進行納米化處理；

（3）將納米化后的試樣進行表面去污處理；

（4）將滲硼劑和處理后的試樣置入滲罐內，密封滲罐，滲罐的材質為聚四氟乙烯；

（5）將滲罐放入螺線管內，通交流電加熱，溫度控制在280～320℃，保溫24小時，滲罐內壓強為3MPa；冷卻至室溫，取出試樣。

實例2：

本發明的低溫滲硼工藝步驟如下：（1）按配比稱取滲硼劑各組分，混合均勻，備用，滲硼劑的配比為硼砂35%，氟硼酸鉀2%，氯化鈰0.6%，其余為去離子水，以上百分比為質量百分比；

（2）對試樣表面進行納米化處理；

（3）將納米化后的試樣進行表面去污處理；

（4）將滲硼劑和處理后的試樣置入滲罐內，密封滲罐，滲罐的材質為聚四氟乙烯；

（5）將滲罐放入螺線管內，通交流電加熱，溫度控制在280～320℃，保溫24小時，滲罐內壓強為3MPa；冷卻至室溫，取出試樣。

實施例3：

本發明的低溫滲硼工藝步驟如下：（1）按配比稱取滲硼劑各組分，混合均勻，備用，滲硼劑的配比為硼砂35%，氟硼酸鉀2.5%，氯化鈰0.55%，其余為去離子水，以上百分比為質量百分比；

（2）對試樣表面進行納米化處理；

（3）將納米化后的試樣進行表面去污處理；

（4）將滲硼劑和處理后的試樣置入滲罐內，密封滲罐，滲罐的材質為聚四氟乙烯；

（5）將滲罐放入螺線管內，通交流電加熱，溫度控制在280～320℃，保溫24小時，滲罐內壓強為3MPa；冷卻至室溫，取出試樣。

實施例4：

本發明的低溫滲硼工藝步驟如下：（1）按配比稱取滲硼劑各組分，混合均勻，備用，滲硼劑的配比為硼砂35%，氟硼酸鉀3.5%，氯化鈰0.45%，其余為去離子水，以上百分比為質量百分比；

（2）對試樣表面進行納米化處理；

（3）將納米化后的試樣進行表面去污處理；

（4）將滲硼劑和處理后的試樣置入滲罐內，密封滲罐，滲罐的材質為聚四氟乙烯；

（5）將滲罐放入螺線管內，通交流電加熱，溫度控制在280～320℃，保溫24小時，滲罐內壓強為3MPa；冷卻至室溫，取出試樣。

實施例5：

本發明的低溫滲硼工藝步驟如下：（1）按配比稱取滲硼劑各組分，混合均勻，備用，滲硼劑的配比為硼砂35%，氟硼酸鉀4%，氯化鈰0.4%，其余為去離子水，以上百分比為質量百分比；

（2）對試樣表面進行納米化處理；

（3）將納米化后的試樣進行表面去污處理；

（4）將滲硼劑和處理后的試樣置入滲罐內，密封滲罐，滲罐的材質為聚四氟乙烯；

（5）將滲罐放入螺線管內，通交流電加熱，溫度控制在280～320℃，保溫24小時，滲罐內壓強為3MPa；冷卻至室溫，取出試樣。

實施例6：

本發明的低溫滲硼工藝步驟如下：（1）按配比稱取滲硼劑各組分，混合均勻，備用，滲硼劑的配比為硼砂30%，氟硼酸鉀3.5%，氯化鈰0.55%，其余為去離子水，以上百分比為質量百分比；

（2）對試樣表面進行納米化處理；

（3）將納米化后的試樣進行表面去污處理；

（4）將滲硼劑和處理后的試樣置入滲罐內，密封滲罐，滲罐的材質為聚四氟乙烯；

（5）將滲罐放入螺線管內，通交流電加熱，溫度控制在280～320℃，保溫24小時，滲罐內壓強為3MPa；冷卻至室溫，取出試樣。

實施例7：

本發明的低溫滲硼工藝步驟如下：（1）按配比稱取滲硼劑各組分，混合均勻，備用，滲硼劑的配比為硼砂30%，氟硼酸鉀2%，氯化鈰0.6%，其余為去離子水，以上百分比為質量百分比；

（2）對試樣表面進行納米化處理；

（3）將納米化后的試樣進行表面去污處理；

（4）將滲硼劑和處理后的試樣置入滲罐內，密封滲罐，滲罐的材質為聚四氟乙烯；

（5）將滲罐放入螺線管內，通交流電加熱，溫度控制在280～320℃，保溫24小時，滲罐內壓強為3MPa；冷卻至室溫，取出試樣。

實施例8：

本發明的低溫滲硼工藝步驟如下：（1）按配比稱取滲硼劑各組分，混合均勻，備用，滲硼劑的配比為硼砂30%，氟硼酸鉀2.5%，氯化鈰0.45%，其余為去離子水，以上百分比為質量百分比；

（2）對試樣表面進行納米化處理；

（3）將納米化后的試樣進行表面去污處理；

（4）將滲硼劑和處理后的試樣置入滲罐內，密封滲罐，滲罐的材質為聚四氟乙烯；

（5）將滲罐放入螺線管內，通交流電加熱，溫度控制在280～320℃，保溫24小時，滲罐內壓強為3MPa；冷卻至室溫，取出試樣。

實施例9：

本發明的低溫滲硼工藝步驟如下：（1）按配比稱取滲硼劑各組分，混合均勻，備用，滲硼劑的配比為硼砂30%，氟硼酸鉀3%，氯化鈰0.5%，其余為去離子水，以上百分比為質量百分比；

（2）對試樣表面進行納米化處理；

（3）將納米化后的試樣進行表面去污處理；

（4）將滲硼劑和處理后的試樣置入滲罐內，密封滲罐，滲罐的材質為聚四氟乙烯；

（5）將滲罐放入螺線管內，通交流電加熱，溫度控制在280～320℃，保溫24小時，滲罐內壓強為3MPa；冷卻至室溫，取出試樣。

實施例10：

本發明的低溫滲硼工藝步驟如下：（1）按配比稱取滲硼劑各組分，混合均勻，備用，滲硼劑的配比為硼砂30%，氟硼酸鉀4%，氯化鈰0.6%，其余為去離子水，以上百分比為質量百分比；

（2）對試樣表面進行納米化處理；

（3）將納米化后的試樣進行表面去污處理；

（4）將滲硼劑和處理后的試樣置入滲罐內，密封滲罐，滲罐的材質為聚四氟乙烯；

（5）將滲罐放入螺線管內，通交流電加熱，溫度控制在280～320℃，保溫24小時，滲罐內壓強為3MPa；冷卻至室溫，取出試樣。

實施例11：

本發明的低溫滲硼工藝步驟如下：（1）按配比稱取滲硼劑各組分，混合均勻，備用，滲硼劑的配比為硼砂40%，氟硼酸鉀3.5%，氯化鈰0.55%，其余為去離子水，以上百分比為質量百分比；

（2）對試樣表面進行納米化處理；

（3）將納米化后的試樣進行表面去污處理；

（4）將滲硼劑和處理后的試樣置入滲罐內，密封滲罐，滲罐的材質為聚四氟乙烯；

（5）將滲罐放入螺線管內，通交流電加熱，溫度控制在280～320℃，保溫24小時，滲罐內壓強為3MPa；冷卻至室溫，取出試樣。

實施例12：

本發明的低溫滲硼工藝步驟如下：（1）按配比稱取滲硼劑各組分，混合均勻，備用，滲硼劑的配比為硼砂40%，氟硼酸鉀2.5%，氯化鈰0.45%，其余為去離子水，以上百分比為質量百分比；

（2）對試樣表面進行納米化處理；

（3）將納米化后的試樣進行表面去污處理；

（4）將滲硼劑和處理后的試樣置入滲罐內，密封滲罐，滲罐的材質為聚四氟乙烯；

（5）將滲罐放入螺線管內，通交流電加熱，溫度控制在280～320℃，保溫24小時，滲罐內壓強為3MPa；冷卻至室溫，取出試樣。

實施例13：

本發明的低溫滲硼工藝步驟如下：（1）按配比稱取滲硼劑各組分，混合均勻，備用，滲硼劑的配比為硼砂40%，氟硼酸鉀2%，氯化鈰0.6%，其余為去離子水，以上百分比為質量百分比；

（2）對試樣表面進行納米化處理；

（3）將納米化后的試樣進行表面去污處理；

（4）將滲硼劑和處理后的試樣置入滲罐內，密封滲罐，滲罐的材質為聚四氟乙烯；

（5）將滲罐放入螺線管內，通交流電加熱，溫度控制在280～320℃，保溫24小時，滲罐內壓強為3MPa；冷卻至室溫，取出試樣。

實施例14：

本發明的低溫滲硼工藝步驟如下：（1）按配比稱取滲硼劑各組分，混合均勻，備用，滲硼劑的配比為硼砂40%，氟硼酸鉀4%，氯化鈰0.4%，其余為去離子水，以上百分比為質量百分比；

（2）對試樣表面進行納米化處理；

（3）將納米化后的試樣進行表面去污處理；

（4）將滲硼劑和處理后的試樣置入滲罐內，密封滲罐，滲罐的材質為聚四氟乙烯；

（5）將滲罐放入螺線管內，通交流電加熱，溫度控制在280～320℃，保溫24小時，滲罐內壓強為3MPa；冷卻至室溫，取出試樣。

實施例15：

本發明的低溫滲硼工藝步驟如下：（1）按配比稱取滲硼劑各組分，混合均勻，備用，滲硼劑的配比為硼砂40%，氟硼酸鉀3%，氯化鈰0.5%，其余為去離子水，以上百分比為質量百分比；

（2）對試樣表面進行納米化處理；

（3）將納米化后的試樣進行表面去污處理；

（4）將滲硼劑和處理后的試樣置入滲罐內，密封滲罐，滲罐的材質為聚四氟乙烯；

（5）將滲罐放入螺線管內，通交流電加熱，溫度控制在280～320℃，保溫24小時，滲罐內壓強為3MPa；冷卻至室溫，取出試樣。

實施例16：

本發明的低溫滲硼工藝步驟如下：（1）按配比稱取滲硼劑各組分，混合均勻，備用，滲硼劑的配比為硼砂25%，氟硼酸鉀2 %，氯化鈰0.4%，其余為去離子水，以上百分比為質量百分比；

（2）對試樣表面進行納米化處理；

（3）將納米化后的試樣進行表面去污處理；

（4）將滲硼劑和處理后的試樣置入滲罐內，密封滲罐，滲罐的材質為聚四氟乙烯；

（5）將滲罐放入螺線管內，通交流電加熱，溫度控制在280～320℃，保溫24小時，滲罐內壓強為3MPa；冷卻至室溫，取出試樣。

實施例17：

本發明的低溫滲硼工藝步驟如下：（1）按配比稱取滲硼劑各組分，混合均勻，備用，滲硼劑的配比為硼砂25%，氟硼酸鉀4%，氯化鈰0.6%，其余為去離子水，以上百分比為質量百分比；

（2）對試樣表面進行納米化處理；

（3）將納米化后的試樣進行表面去污處理；

（4）將滲硼劑和處理后的試樣置入滲罐內，密封滲罐，滲罐的材質為聚四氟乙烯；

（5）將滲罐放入螺線管內，通交流電加熱，溫度控制在280～320℃，保溫24小時，滲罐內壓強為3MPa；冷卻至室溫，取出試樣。

實施例18：

本發明的低溫滲硼工藝步驟如下：（1）按配比稱取滲硼劑各組分，混合均勻，備用，滲硼劑的配比為硼砂25%，氟硼酸鉀2.5%，氯化鈰0.55%，其余為去離子水，以上百分比為質量百分比；

（2）對試樣表面進行納米化處理；

（3）將納米化后的試樣進行表面去污處理；

（4）將滲硼劑和處理后的試樣置入滲罐內，密封滲罐，滲罐的材質為聚四氟乙烯；

（5）將滲罐放入螺線管內，通交流電加熱，溫度控制在280～320℃，保溫24小時，滲罐內壓強為3MPa；冷卻至室溫，取出試樣。

實施例19：

本發明的低溫滲硼工藝步驟如下：（1）按配比稱取滲硼劑各組分，混合均勻，備用，滲硼劑的配比為硼砂25%，氟硼酸鉀3%，氯化鈰0.45%，其余為去離子水，以上百分比為質量百分比；

（2）對試樣表面進行納米化處理；

（3）將納米化后的試樣進行表面去污處理；

（4）將滲硼劑和處理后的試樣置入滲罐內，密封滲罐，滲罐的材質為聚四氟乙烯；

（5）將滲罐放入螺線管內，通交流電加熱，溫度控制在280～320℃，保溫24小時，滲罐內壓強為3MPa；冷卻至室溫，取出試樣。

實施例20：

本發明的低溫滲硼工藝步驟如下：（1）按配比稱取滲硼劑各組分，混合均勻，備用，滲硼劑的配比為硼砂25%，氟硼酸鉀3.5%，氯化鈰0.5%，其余為去離子水，以上百分比為質量百分比；

（2）對試樣表面進行納米化處理；

（3）將納米化后的試樣進行表面去污處理；

（4）將滲硼劑和處理后的試樣置入滲罐內，密封滲罐，滲罐的材質為聚四氟乙烯；

（5）將滲罐放入螺線管內，通交流電加熱，溫度控制在280～320℃，保溫24小時，滲罐內壓強為3MPa；冷卻至室溫，取出試樣。

實施例21：

本發明的低溫滲硼工藝步驟如下：（1）按配比稱取滲硼劑各組分，混合均勻，備用，滲硼劑的配比為硼砂45%，氟硼酸鉀4%，氯化鈰0.6%，其余為去離子水，以上百分比為質量百分比；

（2）對試樣表面進行納米化處理；

（3）將納米化后的試樣進行表面去污處理；

（4）將滲硼劑和處理后的試樣置入滲罐內，密封滲罐，滲罐的材質為聚四氟乙烯；

（5）將滲罐放入螺線管內，通交流電加熱，溫度控制在280～320℃，保溫24小時，滲罐內壓強為3MPa；冷卻至室溫，取出試樣。

實施例22：

本發明的低溫滲硼工藝步驟如下：（1）按配比稱取滲硼劑各組分，混合均勻，備用，滲硼劑的配比為硼砂45%，氟硼酸鉀2%，氯化鈰0.4%，其余為去離子水，以上百分比為質量百分比；

（2）對試樣表面進行納米化處理；

（3）將納米化后的試樣進行表面去污處理；

（4）將滲硼劑和處理后的試樣置入滲罐內，密封滲罐，滲罐的材質為聚四氟乙烯；

（5）將滲罐放入螺線管內，通交流電加熱，溫度控制在280～320℃，保溫24小時，滲罐內壓強為3MPa；冷卻至室溫，取出試樣。

實施例23：

本發明的低溫滲硼工藝步驟如下：（1）按配比稱取滲硼劑各組分，混合均勻，備用，滲硼劑的配比為硼砂45%，氟硼酸鉀2.5%，氯化鈰0.55%，其余為去離子水，以上百分比為質量百分比；

（2）對試樣表面進行納米化處理；

（3）將納米化后的試樣進行表面去污處理；

（4）將滲硼劑和處理后的試樣置入滲罐內，密封滲罐，滲罐的材質為聚四氟乙烯；

（5）將滲罐放入螺線管內，通交流電加熱，溫度控制在280～320℃，保溫24小時，滲罐內壓強為3MPa；冷卻至室溫，取出試樣。

實施例24：

本發明的低溫滲硼工藝步驟如下：（1）按配比稱取滲硼劑各組分，混合均勻，備用，滲硼劑的配比為硼砂45%，氟硼酸鉀3%，氯化鈰0.5%，其余為去離子水，以上百分比為質量百分比；

（2）對試樣表面進行納米化處理；

（3）將納米化后的試樣進行表面去污處理；

（4）將滲硼劑和處理后的試樣置入滲罐內，密封滲罐，滲罐的材質為聚四氟乙烯；

（5）將滲罐放入螺線管內，通交流電加熱，溫度控制在280～320℃，保溫24小時，滲罐內壓強為3MPa；冷卻至室溫，取出試樣。

實施例25：

本發明的低溫滲硼工藝步驟如下：（1）按配比稱取滲硼劑各組分，混合均勻，備用，滲硼劑的配比為硼砂45%，氟硼酸鉀3.5%，氯化鈰0.45%，其余為去離子水，以上百分比為質量百分比；

（2）對試樣表面進行納米化處理；

（3）將納米化后的試樣進行表面去污處理；

（4）將滲硼劑和處理后的試樣置入滲罐內，密封滲罐，滲罐的材質為聚四氟乙烯；

（5）將滲罐放入螺線管內，通交流電加熱，溫度控制在280～320℃，保溫24小時，滲罐內壓強為3MPa；冷卻至室溫，取出試樣。

以上所述的僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本領域的技術人員來說，在不脫離本發明整體構思前提下，還可以作出若干改變和改進，這些也應該視為本發明的保護范圍。