催滲劑

介紹

化學熱處理工藝周期長，能耗大，成本高。目前，縮短化學熱處理過程主要有化學催滲方法與物理加速方法。化學催滲方法，如加入催滲劑、電解氣相催滲等。催滲劑的使用較為方便，節能效果明顯，國內套用較為廣泛。目前，催滲劑套用較多的有稀土催滲劑、BH催滲劑等。

80年代哈爾濱工業大學學者首次開發了稀土催滲劑及稀土催滲技術，稀土催滲碳的效果主要表現在：一是能夠顯著縮短滲碳周期，減少能源消耗；二是能夠降低滲碳溫度，減少工件畸變；三是能夠改善零件的顯微組織。

80年代陝西機械學院的教授在試驗中發現，某些化學物質（如氯化物等）對滲碳和碳氮共滲具有催滲作用。90年代後期西北大學“BH催滲技術”套用研究取得成功，通過BH催滲劑的使用，降低了工藝溫度，減少了工件畸變，細化了零件金相組織，提高了生產效率，降低了能耗和成本。

我國自主開發的稀土催滲劑和BH催滲劑，用於齒輪和軸承等零件的滲碳熱處理，在同一溫度下可提高滲碳速度20%以上，在同樣滲速條件下可降低滲碳溫度30℃左右，因此節能效果顯著。目前，其已在國內上百家企業得到廣泛的套用，取得了顯著的經濟效益。

稀土催滲劑大多以稀土氯化物為原料，稀土氯化物（RECl₃）也可由稀土氧化物（REO₃）製備，其方法如下：

1）將稀土氧化物直接溶於氯化氫溶液中，可直接得到水含氯化物。

2）稀土水含氯化物應加熱脫水，當溫度在360～680℃範圍時，水解產生難溶於水的氯氧化物鹼式鹽，使稀土氯化合物中夾進雜質。

3）在水含氯化物溶液中加入過量的氯化銨，可消除上述氯氧化物生成。

4）以每摩爾RECl₃，加入6摩爾NH₄Cl到稀土氯化物水溶液中，然後將溶液緩慢加熱到130～200℃，不斷攪拌蒸發至乾，可得到含有結晶水的稀土氯化物結晶鹽。

5）將稀土氯化物結晶鹽在真空條件下再緩慢加熱到200℃去除水分，然後將溫度再升至300℃升華除去多餘的氯化銨。最後所得稀土無水氯化物結晶鹽，由於吸水性很強，應保存在惰性氣體中。

稀土催滲碳在汽車變速器齒輪、減速器齒輪、內燃機活塞銷、工具機摩擦片、模具等零部件上得到了廣泛套用。例如，在活塞銷上套用稀土滲碳取得明顯效果，加稀土後，可提高滲碳速度20%～30%，節電70%，熱處理成本下降60%。

稀土催滲碳不僅適用於連續式氣體滲碳爐，也適用於周期式氣體滲碳爐（如多用爐、井式爐）等。

視材料和工藝不同，稀土添加可使碳氮共滲滲速提高20%～50%，目前已在微型發動機曲軸材料（40Cr、40CrNiMo鋼）、重載汽車彈簧鎖緊件（08鋼、20鋼）、鋁合金熱擠壓模（H13鋼）、活塞環、38CrMoAl鋼等材料和零件上得到廣泛套用。

在常規化學熱處理過程中，通過使用BH催滲劑，可以獲得明顯的節能減排效果。

BH催滲劑在多用爐上對弧齒錐齒輪催滲碳的套用表明，採用滲碳溫度不變，可提高滲碳速度25%；一台多用爐每年催滲劑消耗4.21萬元，但可多生產19500套產品，增加產值80.40萬元，節能效果顯著。