專利名稱：一種表面含有稀土釔元素的鋼鐵材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及固態(tài)表面冶金，具體是一種表面含有稀土釔元素的鋼鐵材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
稀土釔鋼鐵材料傳統(tǒng)的制備方法是用整體冶煉工藝技術(shù)獲得，雖具有較好的抗氧 化性和耐腐蝕性，但由于稀土元素氧化能力極強(qiáng)，煉鋼時(shí)加入稀土的工藝很復(fù)雜，而且加入 的稀土釔元素用量大，稀土元素是較為貴重元素，正因?yàn)槿绱?，稀土鋼的使用受到很大?制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用等離子表面冶金技術(shù)在鋼 鐵材料表面滲釔，而獲得的表面含有稀土釔元素的鋼鐵材料及其制備方法，這種方法稀土 用量少，節(jié)約元素，工藝簡單，產(chǎn)品抗氧化性和耐腐蝕性達(dá)到冶金工藝技術(shù)制備的整體稀土 鋼，但成本價(jià)格低廉。本發(fā)明一種表面含有稀土釔元素的鋼鐵材料，是在中、低碳鋼的表面采用等離子 滲金屬技術(shù)，滲入稀土元素釔，獲得表面厚度> 50 μ m的合金層，在10 15 μ m內(nèi)的平均釔 含量為3 35%的鋼鐵材料，其制備方法，包括如下步驟1、在真空容器中設(shè)置陰極和陽極，將含釔99%的釔板和鋼鐵試樣置于真空容器的 陰極上；2、將容器抽真空至5Pa以下；3、在陰、陽極之間加入-1000V的電壓；4、將釔板和鋼鐵試樣加溫至800 1250°C，保溫4 12小時(shí)；5、隨爐緩冷至室溫，即得到表面厚度彡50 μ m的合金層，在距表面10 15μπι內(nèi) 平均釔含量為3 35%的鋼鐵材料。所述合金層厚度的主要控制方法是控制保溫時(shí)間和濺射電壓。隨著保溫時(shí)間的 延長，合金層厚度增加。濺射電壓在一定范圍內(nèi)升高，合金層厚度增加。所述合金層釔金屬含量的主要控制方法是濺射電壓和保溫溫度。隨著濺射電壓 在一定范圍內(nèi)升高，合金層的釔金屬含量升高。隨著保溫溫度的提高，合金層的釔金屬含量 升高。所述容器中陰極和陽極的距離為15 500mm之間。所述釔板和鋼鐵試樣的距離為15 50mm之間。經(jīng)測(cè)試，用上述方法獲得的表面含有稀土釔元素的表面合金層在距表面10 15 μ m內(nèi)平均釔含量為3 35 %的鋼鐵材料，表面合金層厚度彡50 μ m。本發(fā)明在真空的狀態(tài)下，用等離子表面冶金技術(shù)在中、低碳鋼的表面滲入稀土元 素釔，稀土元素的用量少，加入工藝簡單，產(chǎn)品成本低廉，含稀土釔的鋼鐵材料抗氧化性、耐腐蝕性好，使用壽命長。
具體實(shí)施方式

實(shí)施例1將尺寸為5011111^8011111^5111111含釔99.9%的釔板作為欲滲釔的供給源，將尺寸為 40mmX20mmX2mm的Q235鋼做為被滲試樣，將釔板和Q235鋼試樣同時(shí)置于密封的真空容器 中，容器內(nèi)設(shè)置有陰極和陽極的陰極上，抽真空到5Pa以下，在陰極和陽極之間加入-1000V 的高電壓，利用陰極濺射，將釔板和試樣升到1000°C左右，并保溫6小時(shí)，此過程中被濺射 出的釔離子、原子及粒子團(tuán)，遷移并吸附在Q235鋼試樣表面，高溫下擴(kuò)散進(jìn)入試樣內(nèi)部，形 成一定厚度的稀土釔合金層。保溫結(jié)束后，隨爐緩冷到室溫。通過上述工藝過程，可以形成 表面彡30 μ m的合金層，其中IOym以內(nèi)平均釔含量為8 20%的鋼鐵材料。實(shí)施例2將釔板和鋼鐵試樣升溫在800°C，保溫4小時(shí)，可以形成表面彡15 μ m的合金層，其 中IOym以內(nèi)平均釔含量為3 10%的鋼鐵材料。其他同實(shí)施例1。實(shí)施例3將釔板和鋼鐵試樣升溫在1250°C，保溫10小時(shí)，可以形成表面彡45 μ m的合金層， 其中12 μ m以內(nèi)平均釔含量為10 30%的鋼鐵材料，其他同實(shí)施例1。
權(quán)利要求
一種表面含有稀土釔元素的鋼鐵材料，其特征是在中、低碳鋼的表面用等離子滲金屬技術(shù)，滲入稀土元素釔，獲得表面厚度≥50μm的合金層，在距表面10～15μm內(nèi)平均釔含量為3～35％的鋼鐵材料。
2.權(quán)利要求1所述的一種表面含有稀土釔元素的鋼鐵材料的制備方法，包括如下步驟(1)在真空容器中設(shè)置陰極和陽極，將含釔99%的釔板和鋼鐵試樣置于真空容器的陰 極上；(2)將容器抽真空至5Pa以下；(3)在陰、陽極之間加入-1000V的電壓；(4)將釔板和鋼鐵試樣加溫至800-1250°C，保溫4 12小時(shí)；(5)隨爐緩冷至室溫，即得到表面厚度彡50μ m的合金層，在距表面10 15 μ m內(nèi)平均 釔含量為3 35%的鋼鐵材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征是所述合金層厚度的控制方法是，控制保 溫時(shí)間和濺射電壓，隨著保溫時(shí)間的延長，合金層厚度增加，濺射電壓在一定范圍內(nèi)升高， 合金層厚度增加；
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征是所述合金層釔金屬含量的控制方法是， 濺射電壓和保溫溫度，隨著濺射電壓在一定范圍內(nèi)升高，合金層的釔金屬含量升高，隨著保 溫溫度的提高，合金層的釔金屬含量升高。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征是所述容器中陰極和陽極的距離為15 500mm之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征是所述釔板和鋼鐵試樣的距離為15 50mm之間。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種表面含有稀土釔元素的鋼鐵材料，其特征是在中、低碳鋼的表面用等離子滲金屬技術(shù)，滲入稀土元素釔，獲得表面厚度≥50μm的合金層，在距表面10～15μm內(nèi)平均釔含量為3～35％的鋼鐵材料。本發(fā)明在真空的狀態(tài)下，用等離子表面冶金技術(shù)在中、低碳鋼的表面滲入稀土元素釔，稀土元素的用量少，加入工藝簡單，產(chǎn)品成本低，表面含稀土釔的鋼鐵材料抗氧化性、耐腐蝕性達(dá)到整體冶金稀土鋼的性能，使用壽命長。
文檔編號(hào)C23C14/54GK101805887SQ201010138859
公開日2010年8月18日 申請(qǐng)日期2010年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月3日
發(fā)明者卜根濤, 徐晉勇, 李冰, 王成磊, 申罡, 陳選楠, 高原, 黃學(xué)鋒 申請(qǐng)人:桂林電子科技大學(xué)