7-5 金属元素扩散渗透处理的种类及应用

2022-04-21 13:41:58 技术专栏

金属元素的扩散渗透处理主要用于钢材，以增加耐腐蚀性和耐热性。也称为金属渗碳，它包括扩散铝 (Al) 的碳化、扩散铬 (Cr) 的铬化和扩散锌 (Zn) 的镀层。

如表1所示，金属元素的扩散渗透处理方法有粉包法、涂敷法（膏法）、电镀加热法、流化床炉法、熔盐法等。如图1所示，处理方法中更常用的粉末填充法是待渗金属粉末，氧化铝（Al2O3）作为抗烧结剂，氯化铵（NH4Cl）作为反应促进剂。）是混合并使用粉末。在这种情况下，在作为处理温度的高温下，金属粉末与氯化铵反应并转变为氯化物气体，因此处理以与热CVD处理相同的方式与钢的气体反应进行。

表1 金属元素扩散渗透处理方法的种类

处理方法的种类	概括
粉包法	在金属粉末+抗烧结剂（氧化铝：Al2O3）+反应促进剂（氯化铵：NH4Cl）的混合粉末中加热的方法。常用于铬的扩散和渗透作用。
涂布法（粘贴法）	将含有金属粉末和抗沉淀剂的糊状物（涂料）在惰性气体或真空中施涂、干燥、加热的方法。
电镀加热方式	一种对金属或合金进行预镀，然后在惰性气体或真空中加热的方法。
流化床炉法	将惰性气体（氩气：Ar）吹入金属粉末+反应促进剂（NH4Cl）+耐火材料粉末（Al2O3）的混合粉末中，边流动边加热的方法。
熔盐法	在盐浴（硼砂：Na2B4O7）中加热的方法，辅以纯金属或铁合金粉末。它通常用于在模具上涂覆碳化物。

图 1 粉包法概要

如图2所示，通过各种方法对各种金属进行扩散渗透处理而获得的钢的截面组织，无论类型如何，都可以通过所有处理方法获得与母材完全不同的表面处理层。金属元素。你可以看到。此外，由于所有处理层都没有被组织外观用蚀刻溶液蚀刻，因此证明该膜具有优异的耐腐蚀性。

图2 金属元素扩散渗透处理钢的横截面显微组织

当铬（Cr）、钒（V）、钛（Ti）等强碳化物形成元素扩散和渗透时，它们与被处理产品中所含的碳发生反应，形成硬质碳化物。渗透处理也称为碳化物涂层. 硬质合金超硬，显着提高耐磨性，同时还具有优异的耐热性和耐腐蚀性，因此常被用作模具的表面硬化处理。然而，由于碳化物形成所需的碳(C)由处理产品提供，因此具有高碳含量的钢种更有利于获得足够的碳化物层。

在日本，使用无水硼砂（Na 2 B 4 O 7 ）的方法是由丰田中央研发实验室开发的。1968年经常使用熔盐法进行碳化物涂层。该方法在硼砂浴中加热，其中将作为预定碳化物形成元素的金属颗粒或具有铁的合金颗粒添加到该熔融盐中。这种方法也称为TD（Toyota Diffusion）处理，碳化钒（VC）涂层通常主要用于skd11模具。

另外，由于VC镀层处理温度为1000～1100℃，随着处理会发生较大的变形和上浆。作为减少这种变形和定径的方法，还开发了低温TD处理，其中被处理材料预先氮化，然后在氮化温度左右的低温下进行处理。该方法采用氯化物盐浴加热至500～600℃，用于生产Cr碳氮化物。

还开发了使用添加金属粉末的涂料的涂装方法，报道了TiC和(Cr，Fe) 7 C 3的Al扩散渗透处理和碳化物涂层。由于该方法不使用卤化物作为促进剂，因此可以使用真空热处理炉或气氛炉同时淬火，并且易于应用于所需的零件，因此适用于产品和零件需要局部处理的，有望应用。