第六章_热渗镀技术.ppt

2.多元共渗时活性原子吸附速度的影响 多元共渗时，金属表面对活性原子的吸附量取决于温度、气相介质中渗剂金属的分压、平衡常数及欲渗元素之间的化学亲和力，也与基体合金、气体介质向金属表面输运原子的速度和反应产物从表面逸散的速度有关。其中最重要的是气相介质中渗剂金属的分压。一般来说： 在一定温度下，渗剂金属分压越高，则吸附量越大。任一组元加入渗剂中，在增加其吸附量的同时会减小另一组元的吸附。因此，通过改变渗剂中的成分，就可改变气相介质中各组元的分压，从而控制某些元素的渗镀速度。 3.多元共渗对扩散速度的影响 在多元共渗时，由于渗入元素不止一种，某一组元除受本组元的浓度梯度影响外，还受其他组元浓度梯度的影响。 如对二元共渗，渗入元素1和2的扩散速率可表示为： ?? ???? 其中：C1、C2分别为两种元素的浓度，D1,1和D2,2分别为渗入元素1和2在各自浓度梯度作用下的扩散系数，D1,2和D2,1分别为渗入一种元素在另一种元素的浓度梯度作用下的扩散系数。 所以在二元共渗中，渗剂中活性较小的组元的扩散速度，将随着活性较大的组元的含量增加而加快。 4.多元共渗时渗层的化学成分 多元共渗时其渗层的化学成分、相组成都与单一元素渗镀时不一样，渗层的相组成不仅取决于渗剂的成分，也受基体的化学成分和渗镀工艺的影响。 3 热渗镀Al 当钢中含铝量高于8％时，其表面能形成致密的铝氧化膜，具有良好的抗氧化性和抗蚀性。但钢中含这样高的铝时就会变脆。采用渗铝的方法既可保持钢件心部的韧性，又可提高表面的抗氧化性和抗蚀性。 现在，渗铝主要用来提高钢铁，镍基和钴基高温合金的抗氧化性能，还能提高在含硫与含氧化性介质中的耐蚀性，在冶金，石油，化工，飞机，船舶，汽车等方面得到的广泛的应用。 1.固体粉末渗铝 将工件埋在粉末状的渗铝剂中，然后加热到900～1050℃保温数小时即可。 渗铝剂一般由三部分组成：①铝粉或铝铁合金粉（提供铝原子的原料)，②氧化铝粉(稀释填充剂，防止金属粘结的作用)，③氯化铵（活化剂）。 渗镀原理为： ??????????2NH4CL --- 2HCL＋N2＋3H2 ??????????6HCL＋2AL --- 2ALCL3＋3H2 ??????????FE＋ALCL3 --- FECL3＋[AL] 该方法不仅可在钢铁件上渗镀，在镍基、钴基高温合金上渗镀，还可在钛合金、铜合金及钼、铌等难熔金属上渗镀。 表6－1 钢铁常用的渗铝剂配方 ?? 序号 ????????????????????? 渗铝剂组成（％） 铁合金粉 铝粉 氧化铝粉（高岭土或白粘土） 氯化铵 1 60 39～39.5 0.5～1 2 99.0～99.5 0.5～1 3 50 49～49.5 0.5～1 4 15 85 0.5 2.热浸渗铝（热镀铝和液体浸铝） 热浸渗铝就是把预处理过的工件浸入熔融的铝浴中，经保温一定时间取出，使其表面渗入一层铝。 这种方法主要用于镀铝钢板、钢管、钢丝及某些钢铁制品的生产，以提高这些制品的耐蚀性及耐热性。 AL的熔点为660℃，所以热浸铝的温度一般在700℃左右。? 由于热镀铝时，液态AL和钢材表面反应激烈，合金层较厚，而铁铝合金层硬而脆，不利于镀铝产品的加工成型，在液态AL中加入一定量的SI，因为SI可降低镀铝温度，提高铝液的流动性，可显著的降低合金层厚度，生成的合金层是FE-AL-SI三元化合物，呈平坦的条带状组织，硬度也有所下降，从而改善了镀层性能。 1 热浸渗铝层的形成和组织特征 钢材热镀铝时，当液态铝与FE接触时,液态的AL和固态的铁在界面上发生一系列的物理和化学反应。首先，液态AL在钢板表面发生浸润和漫流，接着发生铁原子的溶解和铝原子的吸附，形成FEAL3相化合物，接着发生AL,FE扩散，使FEAL3相层厚度增加，此时，由于浓度起伏，在FEAL3表面上出现了浓度相当于FE2AL5化合物的微小区域，当熔体中铝原子进入FEAL3层继续向内扩散时，则形成FE2AL5相，该相从FEAL3相表面开始并使FE2AL5相沿扩散方向不断扩大成柱状晶。最后，当钢板离开AL液时，合金层上面粘附了一层液态AL。所以，最后渗层基本可分为两层：最外层为富铝层，成分基本上同铝液；次层是AL，FE合金层，主要是金属化合物FE2AL5相，还有少量的FEAL3相，FE2AL5相呈舌状伸入钢中。 2影响合金层厚度的因素 由于Fe2Al5相质硬而脆，因此合金层越厚，则热浸渗铝层的附着力越低，同时镀层也随之变得硬而脆，所以要控制合金层的厚度，尽可能抑制Fe2Al5相的生长，一般把其控制在渗层的1/10范围内为好。 主要影响因素 ①铝液温度越高，合金层生长越快，②浸渗时间越长，合金层愈厚，③铝液及钢中的一些合金元素，也会影响镀层的性能。 3.料浆渗AL 将渗