2015年8月14日
美国能源部的研究人员阿贡国家实验室开发了一项新专利技术，可大大提高机械部件的使用寿命。
集成在工业机器中的金属部件会发生严重的磨损。为了保护和延长机械的使用寿命，人们发展了许多表面硬化方法，如填充渗硼法，即在硼扩散过程中在金属件上沉积硼化物层。
尊敬的Ali Erdemir院士的工作改进了传统的硼化方法，这种方法不仅费时，而且劳动强度大。为了解决这个问题，研究人员开发了一种超快硼化工艺，既节省了时间、能源和成本，又减少了对环境的担忧。
Argonne研究人员Osman Eryilmaz(左)和Gerald Jeka(右)在成功的渗硼处理后从大型超快速渗硼炉中回收工业部件。这种延长机械零件寿命的过程，与刚刚获得美国专利的传统技术相比，节省了时间、金钱和能源，甚至减轻了对环境的担忧。
在过去的3年里，研究小组采用了一个抽象的想法，并将其转化为一个大型熔炉，它可以在30分钟内沉积100微米厚的硼化物层。然而，通过填充渗硼法获得相同厚度大约需要10h。
该团队成功地完成了这一过程，现在已经获得了实用专利，其中包括该技术的超快特性、可以处理的各种材料，以及超快渗硼过程中涉及的具体步骤。欧洲杯足球竞彩Erdimer将这种创新技术描述为“清洁绿色，高效节能。”
在填料渗硼法中，零件必须在1800°F的混合粉末中烘烤10小时或更长时间。相比之下，这种超快技术利用电池式设计来引导金属表面的活性硼。这个熔炉类似于一个电池，依靠负电荷和正电荷之间的吸引力，硼可以快速流向它的目的地。
由于硼的供应非常迅速，通过超快速渗硼方法生成的层比通过标准填充渗硼技术得到的层更厚、更均匀。除了速度快，超快渗硼还能产生比其他表面硬化选择更坚硬的层，如使用氮或碳代替硼。
保护层越厚，就不会轻易开裂或松动，从而延长金属零件的使用寿命，使其在长期使用中更加可靠和一致。耐用的机器和那些需要最少维护的部件可能更划算。
Erdemir告诉我们，单是包硼化技术所涉及的加热过程就使其劳动密集型。相比之下，超快渗硼法可以做得更好，同时节省80 - 90%的能源。粉末混合硼化也会排放二氧化碳气体和其他有害气体，而超高速工艺实际上消除了这些排放。
没有多少人会对农具、汽车或飞机的坚固保护层感兴趣，但这一保护层的沉积是使机器继续使用的关键步骤。
这些汽车的零部件面临着腐蚀、侵蚀和重载的负担。在航空航天领域，大量的部件是由钛制成的。然而，如果经过超快渗硼处理，这种金属的弹性会大得多。
“各种机械的使用条件越来越苛刻，”Erdemir说。“传统的表面硬化方法不足以支撑这些机器。”
Erdemir补充说，用于农业、采矿和石油和天然气勘探的工具对磨损非常敏感，但最新的技术可以帮助保存这些设备。2020欧洲杯下注官网
“获得这项专利的感觉真好，”Erdemir说“因为这是非常令人兴奋的看到一些东西从示范水平开始，并达到完整的生产水平。我们的劳动力有了真正的成果，我们为这种快速发展的技术感到自豪，如果不能在今年秋天实现，也有望在今年年底实现商业化。”
该研究小组与一家私营企业合作，将工业规模的炉转化为商业用途。Erdemir打算增强表面硬化方法，但现在他很高兴超快速渗硼方法接近其首次商业应用
美国能源部的能源效率和可再生能源办公室，先进制造办公室资助了这个为期三年的项目，这导致了这项超快速渗硼技术的专利。