《金屬表面處理：熱滲鍍》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、第六章熱滲鍍技術(shù)6.1概述及方法定義:用加熱擴(kuò)散的方法把一種或幾種元素滲入基體金屬的表面，形成一擴(kuò)散合金層，這種方法叫滲鍍。所形成的鍍層叫做滲鍍層（簡稱滲層）或擴(kuò)散滲鍍層。熱滲鍍材料的選擇范圍很寬，滲入不同元素可得到不同組織和性能的表面（如耐蝕，耐磨，耐氧化等）。熱滲鍍的特點(diǎn)是：鍍層的形成主要依靠加熱擴(kuò)散的作用，所得鍍層（滲層）與基體金屬之間是靠形成合金來結(jié)合的，即形成冶金結(jié)合，因而結(jié)合非常牢固，鍍層不宜脫落。熱滲鍍方法很多，以與工件相接觸的介質(zhì)來分：有固滲、液滲和氣滲，它們都屬于直接滲鍍方法；也可以聯(lián)用其他涂層方法，可分為：

2、電泳滲、膏劑滲、噴鍍滲、電鍍滲、化學(xué)鍍滲和真空滲等6.1.1固滲法1.粉末包滲法粉末包滲法是固滲中最普通的方法，也是歷史最為悠久的滲鍍法，至今國內(nèi)外仍以此法的應(yīng)用為最多。這種方法很簡單，就是把工件埋入裝有欲滲金屬粉末、防粘結(jié)粉末和活性劑的混合物（粉末滲劑）的容器中，然后密封容器高溫加熱即可。在粉末包滲法中，一般都要在粉末中加入防粘結(jié)劑（如Al2O3）和活化劑，這主要是為了避免燒結(jié)使得表面難以清理?；罨瘎┮话銥辂u化物，如NH4Cl，NH4Br等。以NH4Cl為例來看看其原理：設(shè)A表示二價(jià)基體金屬，B－欲滲二價(jià)金屬，則在加熱時(shí)容器

3、中會(huì)發(fā)生下列反應(yīng)：NH4Cl--->NH3＋HCl2NH3--->N2＋3H22HCl+B--->BCl2+H2鹵化物分解生成的N2和H2會(huì)排除容器內(nèi)的空氣，造成還原氣氛，HCl和B反應(yīng)生成BCl2。隨著加熱的進(jìn)行，BCl2氣化，與基體金屬Ａ反應(yīng)，生成活性原子[B]BCl2+A--->ACl2+[B]活性金屬原子[B]隨后擴(kuò)散進(jìn)入基體金屬的表面，與基體形成表面合金鍍層。優(yōu)點(diǎn)是：設(shè)備簡單，操作容易，適用于形狀復(fù)雜的工件的滲鍍。缺點(diǎn)是：尺寸和數(shù)量受限制，效率低，處理溫度高，時(shí)間長，基體強(qiáng)度有所降低，并且粉塵使得勞動(dòng)條件惡化。2.流

4、化床法將工件放于帶有固體滲劑的流化床內(nèi)，然后加熱，同時(shí)通入鹵氣和運(yùn)載氣體（H2，Ar），使之與流體粒子反應(yīng)產(chǎn)生欲滲金屬的活性原子滲入工件。優(yōu)點(diǎn)：傳熱性好，滲速快，滲層質(zhì)量好，有利于機(jī)械化和自動(dòng)化。缺點(diǎn)：設(shè)備成本高，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用高。6.1.2液滲法1.熱浸法（熱鍍）將工件直接浸入某一液態(tài)金屬中，經(jīng)較短時(shí)間即形成合金鍍層。當(dāng)浸漬時(shí)間極短時(shí)，所形成的鍍層只是附著層而不是擴(kuò)散層，因而與基體金屬結(jié)合不牢固，因此一般在熱浸鍍后還要加熱使鍍層進(jìn)行擴(kuò)散，以形成合金層。優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡單，容易操作，生產(chǎn)效率高。缺點(diǎn)：鍍層厚度不易均勻，只適于滲鍍?nèi)埸c(diǎn)較低

5、的金屬。2.熔燒法把滲鍍金屬或合金粉末加粘結(jié)劑后制成料漿，再將料漿均勻涂覆于工件表面，干燥后在惰性氣體或真空環(huán)境中以稍高于料漿配方熔點(diǎn)的溫度加熱燒結(jié)，通過液固相擴(kuò)散而形成合金鍍層。優(yōu)點(diǎn)：與熱浸法比，滲層成分及厚度均較均勻，并且熱傳遞性好，滲速快。3.鹽浴法在金屬鹽熔融液中加入V,Nb,Cr,Ti,Ta等鐵合金粉末，然后把含有較高的C，N的鋼件浸入，在800～1250oC的溫度下，經(jīng)過0.5～10個(gè)小時(shí)的時(shí)間后，可在金屬表面形成一層極硬的金屬的碳氮化合物薄層，使工件表面具有較高的耐磨性。6.1.3氣滲法首先把工件加熱到滲劑原子在

6、基體中能產(chǎn)生顯著擴(kuò)散的溫度，然后把含有欲滲鍍金屬鹵化物（BCl2）的氫氣通入，氣體與基體接觸時(shí)，工件表面的金屬A和氫本身與BCl2反應(yīng)生成活性原子[B]滲入工件表面。BCl2+A--->ACl2+[B]BCl2+H2--->2HCl+[B]實(shí)現(xiàn)氣滲工藝的具體方法很多，大致可分為兩大類：一類是滲鍍金屬同工件在同一空間：用HCl氣體先流過被加熱了的欲鍍金屬產(chǎn)生金屬氯化物氣體，隨后使該氣體流經(jīng)金屬表面，置換出活性原子[B],進(jìn)行滲鍍；另一類是滲鍍金屬同工件不在同一空間，用H2做載體把欲滲金屬的鹵化物運(yùn)載到工件表面。6.1.4復(fù)合滲（

7、聯(lián)用其他涂層方法）1.電泳滲：先用電泳鍍的方法做成鍍層，然后加熱擴(kuò)散形成表面合金層。電泳鍍是一種較新的電鍍方法，將要鍍金屬微粒用溶劑做成懸浮液，加入充電劑使其形成帶電粒子，在直流電場作用下這些粒子就向液體中帶異號(hào)電荷的工件運(yùn)動(dòng)，并在工件表面上放電、沉積。電泳鍍的優(yōu)點(diǎn)是滲層厚度均勻，外觀光潔，工藝簡便，生產(chǎn)率高。2.噴鍍滲：用熱噴涂的方法先把欲滲金屬噴到工件表面上，然后進(jìn)行擴(kuò)散，從而達(dá)到滲鍍的目的。該法改善了熱噴涂涂層的質(zhì)量。3.電鍍滲：把電鍍后工件加熱擴(kuò)散，使原電鍍層為冶金結(jié)合，這種方法不僅提高了原鍍層的質(zhì)量，新的表面合金層還

8、具有新的性能。4.化學(xué)鍍滲:先用化學(xué)鍍的方法制得鍍層，然后加熱擴(kuò)散獲得合金層，化學(xué)鍍滲可以給任何形狀的工件制取鍍層，如細(xì)長管子的內(nèi)壁也可進(jìn)行鍍滲。5.真空鍍滲:真空鍍滲是先用真空蒸發(fā)鍍或真空濺射方法制成鍍層，然后加熱擴(kuò)散制得鍍層。該法所制成的滲層均勻而致密，適合于小工件；但加