固體粉末包埋滲鋁就是將工件和粉末狀滲鋁劑一起裝入密封的滲鋁箱中,經過加熱、保溫和擴散退火等工序,實現表面滲鋁的方法。
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滲鋁定義
滲鋁是將鋁滲入工件表層的化學熱處理工藝。工件滲鋁層的表面生成緻密、堅固、連續的氧化鋁膜層,能提高工件的高溫抗氧化性,在空氣、二氧化硫氣體以及其他介質中的熱穩定性和耐蝕性。
常見滲鋁方法分類
常用滲鋁方法比較
工藝方法 | 優點 | 缺點 |
固體滲鋁 | ① 操作簡單,工藝穩定 ② 滲層深度和成分容易控制,表面質量好 | ① 勞動條件差,生產周期長 ② 有孔零件滲後清除滲劑困難 |
液體滲鋁 | ① 工藝簡單,生產效率高 ② 容易實現連續化生產 | ① 滲層表面粗糙,均勻性差,夾雜物較多 ② 坩堝易蝕壞,蒸發氣體有害 |
氣體滲鋁 | ① 勞動條件較好,生產效率高 ② 可滲帶孔零件 | ① 工藝穩定性不夠 ② 滲層鋁濃度較低 |
熱噴塗滲鋁 | ① 零件尺寸不受限制 ② 容易實現局部滲鋁 | ① 滲層表面粗糙,均勻性差 ② 操作時溫度高,噪聲大 |
料漿滲鋁 | ① 工藝簡便,設備簡單 ② 擴散型的工藝穩定,滲層質量較好 ③ 可進行局部滲鋁 | ① 熔燒型的滲層表面質量較差,工藝穩定性不夠 ② 有機溶劑粘結劑揮發快,不利健康 ③ 水溶性粘結劑乾燥慢 |
真空鍍膜擴散滲鋁 | ① 勞動條件好 ② 可局部滲鋁 | ① 設備投資大,需經常維修 ② 鍍層結合力差 ③ 僅適用於形狀簡單的小零件 |
固體粉末滲鋁
固體粉末包埋法滲鋁是一種比較成熟的技術,已經成功套用於許多抗高腐蝕的工件。將金屬工件放在含有鋁元素的滲劑中,加熱到一定溫度,保持適當時間後,滲劑熱分解所產生的鋁元素的活性原子便被吸附到工件表面,並擴散進入工件表層,從而改變工件表層的化學成分、組織和性能。與滲非金屬相比,金屬元素的原子半徑大,不易滲入,滲層淺,一般須在較高溫度下進行擴散。金屬元素滲入以後形成的化合物或鈍化膜,具有較高的抗高溫氧化能力和抗腐蝕能力,能分別適應不同的環境介質。被滲鍍的材料可以是碳鋼、不鏽鋼、鎳基合金和鈷基合金等。
其中滲鋁劑由以下成分組成:供鋁劑(如鋁粉、鋁鐵合金或鋁鐵銅合金粉)、活性劑(如氯化銨或其他鹵素鹽的粉末)、惰性添加劑(如氧化鋁或高嶺土粉末)。滲鋁溫度越高,滲鋁速度越快。但溫度過高會導致基體晶粒粗大,使材料性能下降。滲鋁溫度一般為850℃-1050℃。滲鋁溫度和時間增加,滲鋁層的厚度增加。擴散退火是為了降低滲鋁層的脆性,退火溫度一般等於或高於滲鋁溫度,常用規範為950℃-1050℃,保溫4h-6h退火後滲鋁層的厚度會明顯增加。
常用粉末滲鋁劑的成分及工藝如表所示。
常用粉末滲鋁劑的成分及工藝
序號 | 滲劑成分及w | 工藝參數 | 滲層厚度/μm | |
溫度/℃ | 時間/h | |||
1 | 49%鋁粉+49%Al2O3+2%NH4Cl | 950-1050 | 3-12 | 300-500 |
2 | 40%-60%鋁粉+60%-40%氧化鋁或細耐火黏土+1.5%-3% NH4Cl | 950-1050 | 5-14 | 300-1000 |
3 | 15%鋁粉+85% Al2O3+0.5% NH4Cl +0.5%氟化氫鉀 | 950 | 6 | 400 |
4 | 99%鋁鐵合金粉+1% NH4Cl | 950-1050 | 5-8 | 600-700 |
5 | 35%鋁鐵合金粉+65% Al2O +0.5%氟化氫鉀 | 960-980 | 6 | 400 |
6 | 99.5%鋁銅鐵合金粉+0.5% NH4Cl | 975 | 4 | 200 |