盐浴渗硼工艺及残盐清洗方法

盐浴渗硼有许多优点：可通过调整渗硼盐浴的配比，来控制渗硼层的组织结构、深度和硬度；渗层与基体结合较牢；工件表面粗糙度不受影响；工艺温度较低；渗速比固体法快；设备和工艺操作简便。但盐浴渗硼也有缺点；盐浴流动性较差，工件表面残盐的清洗比较困难。该工艺方法在国内广为应用，在工模具等方面的应用已经获得显著的经济效益。

盐浴渗硼剂种类多，盐浴成分有不同配方，主要类型有如下三种：

（1）以硼砂为基、碳化硅为还原剂的配方 这类配方成本低廉，盐浴稳定性好，可获得单相的Fe₂B渗层；但流动性稍差，工件沾附残盐较多，清洗较困难。经900～1000℃×1～5h渗硼处理后，可得到0.06～0.35mm深的渗层。在渗硼过程中发生以下化学反应：

Na₂^B4O7+2SiC→Na₂O·2SiO₂+4B+2CO 2CO+O₂→2CO₂

（2）以硼砂为基、铝粉为还原剂的配方 这种配方的盐浴流动性较好，活性强，不需频繁更换新盐，渗层为双相组织。但盐浴偏析较大，有分层，使用过程中应多搅拌，要常捞渣。

（3）以硼砂或碱金属的氯化物为基、加入碳化硼或硼铁的配方 这种盐浴配方的渗硼能力强，流动性较好，较易清洗；但碳化硼和硼粉价格昂贵。

可作为还原剂的还有硅钙、硅铁、锰铁、稀土等物质。在熔融的硼砂中加氯盐或碳酸盐等助熔盐类，可使渗硼温度降到700℃左右。常用盐浴渗硼配方及工艺见表3-26。(www.xing528.com)

表3-26 常用盐浴渗硼配方及工艺

盐浴渗硼主要设备是由井式加热炉和坩埚组成，炉温的均匀性直接影响渗硼产品的质量，而坩埚的使用寿命关系到产品的成本和生产率，值得关注。

渗硼前工件表面必须磨光，工件表面状态也会影响到渗硼质量。因此，应根据工件的具体情况采取相应的去污措施，装炉时工件及夹具上不得带有水分。

盐浴渗硼一般在850～1000℃范围内进行，渗硼时间根据所需渗层的厚度而定。总之，渗硼盐浴黏度较大，渗硼后在工件表面将有残盐存在，如何有效地清洗大批量渗硼工件上的残盐，是盐浴渗硼的关键工序之一。对于经含有硼砂组分盐浴渗硼的工件，最好是在中温盐浴（50%BaCl₂+50%NaCl）中清洗之后直接淬火，或空冷至室温再转入沸水中煮0.5～1h。对于质地较疏松的残盐，只需在沸水中煮几分钟即可，如果在沸水中加入质量分数为1%左右的Na₂CO₃，则清洗效果会更好。