表面合金化
表面合金化
金屬表面合金化技術是九十年代高科技技術,此技術是用化學滲透方法在金屬表面結合上一層合金,以改善其耐腐蝕性與耐磨性,並有良好的表面裝飾效果。
在機械製造中主要應用的是鋁、鉻、硅、釩、鋅等的表面合金化層或滲層。滲層是利用金屬鹵化物蒸汽與金屬表面層產生化學反應形成的,或是在液相中發生化學反應而形成的。
鉻的滲層可在低碳鋼、高碳鋼、合金鋼、不鏽鋼、工具鋼、鑄鐵和鐵粉燒結件上生成。可用粉末法,也可用熔鹽法。在低碳鐵金屬表面形成含高鉻的合金,厚度可達75微米,而且在高溫下的抗氧化性較好;在高碳的金屬表面可形成較薄的(12~50微米)碳化鉻層,這種滲鉻層在濕腐蝕條件下工作較好。滲鉻層在以後的熱處理中不受損毀,抗蝕性相當於含鉻30%的鋼。碳化鉻層的硬度很高,耐磨性良好,多用於保護閥門、噴嘴、泵、量規和工模具。
滲硅主要用於低碳(C<0.25%)、低硫(S<0.04%)鋼。工件埋在碳化硅粉末中,加熱到930~980℃時導入氯氣,經氣相反應后可得125~250微米厚的脆性滲硅層。這種覆層具有耐磨、耐蝕性能,硬度高,還具有良好的抗擦傷性,用於泵軸、缸襯、閥門、傳送帶鏈的聯結件和洗瓶機的構件。鈮、鉬、鉭、鎢等難熔金屬可作為航天器的短期有效構件材料,多採用硅化物層來減少它們在1650℃時的氧化。發展更有效的抗熱腐蝕的滲層,也在探索中。
滲釩時,基體鋼材中的碳含量至少應為0.4%,滲釩層的硬度很高,但冷焊性不佳。高碳工具鋼的VC層,表面硬度在2牛頓載荷下可達HV22300,滲層厚度為19微米。在220號剛玉砂紙上的圓盤試驗結果表明,它的相對抗磨粒磨損性,遠高於滲硼層、滲氮層和滲碳層。
1、鍍層與基體是化學結合,形成非晶態合金。具有牢固、表面硬度高、不剝離等性能頗似不鏽鋼。
2、催化反應無孔不入,任何複雜形狀的工件均可均勻加工。
1、替代電鍍製品
電鍍是在電流作用下進行的,對於複雜工件由於電流分佈不均勻造成鍍層薄厚不均。表面合金化是化學反應,無孔不入,不論多複雜的工件都能保證合金層均勻。電鍍鍍層通常為單一金屬(鉻)的晶態,表面結合力差、硬度小、易剝落,表面合金化鍍層為非晶態合金,結合力強、硬度高、不剝剝落。電鍍常採用多金屬層套鍍,工藝繁鎖,加工成本較高。表面合金化採用化工原料次完成,加工成本低。
2、代替部分不鏽鋼製品
不鏽鋼價格昂貴,製成商品價格高。有些物品用普通碳鋼易腐蝕生鏽,用不鏽鋼又“大才小用”,採用普通碳鋼進行表面合金化處理,處理后表面的耐腐蝕性、耐磨性、硬度均大大提高,且價格低。如:廚房用具、裝飾鋼板、標牌等。
3、增強建築五金製品的性能