CN101781747B - 合金基材渗铝的方法 - Google Patents
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Abstract
合金基材渗铝的方法，它涉及渗铝的方法。本发明解决了现有传统渗铝工艺对于合金基材中的异型工件、管材内壁的渗铝不完全或无法实现，对薄板渗铝后工件容易变形，且不能对工件进行微区渗铝问题。方法：一、预磨合金基材，超声波清洗，将AlC13粉末或NH4Cl粉末涂覆到合金基材的表面得试件；二、用铝箔将试件包覆起来，进行渗铝处理即完成。方法：一、合金基材超声波清洗得试件；二、HCl擦拭铝箔，用铝箔将试件包覆起来，进行渗铝处理即完成。本发明渗铝后基材不会产生变形，基材的尺寸大小不受限制，能够实现对合金基材中的异型工件、管材内壁的渗铝，可对试件的特定区域进行微区渗铝，渗铝后合金基材的表面平整，不与铝箔发生粘连。
Description
技术领域
本发明涉及渗铝的方法。
背景技术
目前，合金基材(Ni基合金、Fe基合金或Ti基合金)渗铝的方法有很多种，如固体粉末包埋渗铝、热浸渗铝、料浆渗铝、气体渗铝或电解渗铝等。
固体粉末包埋渗铝是将被渗工件和固体粉末渗铝剂，按一定要求装入一个特制的渗灌内密闭，然后放进加热炉内，按一定的要求加热、恒温，在加热过程中渗铝剂内发生一系列的化学反应，使渗剂中的铝原子活化，从而将铝原子渗透(扩散)到工件表层基体内，在工件表层基体内形成渗铝层的过程。粉末包埋渗铝设备简单容易操作，但是所渗材料的尺寸受到限制，渗铝后材料容易变形，并且对材料的表面粗糙度影响较大。
热浸渗铝是将工件浸入熔融的铝浴中，使其表面附着一层纯铝，然后进行加热扩散，使工件表面形成渗铝层的过程。热浸渗铝技术难度较大，工艺不易控制，另外热浸铝坩埚易受铝液浸蚀。
气相渗铝属于非接触型渗铝工艺，渗铝时，一种确定成分的气体可以预先在渗铝炉外制取，然后被导入炉内的腔体里，并与工件表面反应形成涂层。这种方法存在的缺点是渗铝后工件容易变形。
上述传统渗铝工艺对于合金基材中的异型工件、管材内壁的渗铝不完全或效果差，对薄板渗铝后工件容易变形，且不能对工件的特定区域进行微区渗铝。
发明内容
本发明为了解决现有传统渗铝工艺对于合金基材中的异型工件、管材内壁的渗铝不完全或无法实现，对薄板渗铝后工件容易变形，且不能对工件进行微区渗铝问题，而提供合金基材渗铝的方法。
合金基材渗铝的方法按以下步骤实现：一、采用800#砂纸预磨合金基材表面，然后置于丙酮溶液中超声波清洗2～6min，再将0.1～0.5g/cm2的AlCl3粉末或NH4Cl粉末涂覆到合金基材的表面，得试件；二、用铝箔将试件包覆起来，并施加0～1MPa的压力，然后置于烧结炉中，在氩气气氛、氢气气氛或真空、温度为500～1000℃的条件下渗铝处理5min～24h，即完成；其中步骤二中铝箔的厚度为10～200μm；步骤二中包覆的铝箔为1～5层。
合金基材渗铝的方法按以下步骤实现：一、将合金基材置于丙酮溶液中超声波清洗2～6min，得试件；二、采用体积浓度为5～10％的HCl擦拭铝箔，然后用铝箔将试件包覆起来，并施加0～1MPa的压力，然后置于烧结炉中，在氩气气氛、氢气气氛或真空、温度为500～1000℃的条件下渗铝处理5min～24h，即完成；其中步骤二中铝箔的厚度为10～200μm；步骤二中包覆的铝箔为1～5层。
本发明所用设备简单，操作容易。本发明在渗铝过程中可以根据合金基材的厚度或形状，调节施加压力，使基材在渗铝后不会产生变形(在合金薄板厚度小，且渗铝处理时间短的情况，可以不施加压力)，而且用铝箔包覆渗铝对基材的尺寸大小不受限制，并可以根据需要对试件的特定区域进行微区渗铝，而不进行整体渗铝，渗铝过程中AlCl3(或HCl擦拭铝箔产生的AlCl3)或NH4Cl在高温下为气态，渗铝过程顺利，能够实现对合金基材中的异型工件、管材内壁的渗铝，渗铝后合金基材的表面平整，不与铝箔发生粘连，表面光洁度较高，同时设备不会受到浸蚀。
附图说明
图1是具体实施方式十三中合金薄板渗铝的示意图，其中1为合金薄板，2为AlCl3粉末，3为铝箔，4为施加压力所用到的陶瓷板。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式合金基材渗铝的方法按以下步骤实现：一、采用800#砂纸预磨合金基材表面，然后置于丙酮溶液中超声波清洗2～6min，再将0.1～0.5g/cm2的AlCl3粉末或NH4Cl粉末涂覆到合金基材的表面，得试件；二、用铝箔将试件包覆起来，并施加0～1MPa的压力，然后置于烧结炉中，在氩气气氛、氢气气氛或真空、温度为500～1000℃的条件下渗铝处理5min～24h，即完成；其中步骤二中铝箔的厚度为10～200μm；步骤二中包覆的铝箔为1～5层。
本实施方式步骤一中合金基材为Ni基材料、Fe基材料、Co基材料、Nb基材料、Ti基材料；材料为薄板、厚板或管材外表面。
本实施方式步骤一中预磨目的是去除合金基材上的氧化层。
本实施方式步骤二中渗铝工艺为现有常规渗铝技术。
本实施方式步骤二中真空条件下时，真空度为0.1～10Pa。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一超声波清洗3～5min。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式二不同的是步骤二中铝箔3的厚度为20～180μm。其它步骤及参数与具体实施方式二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式三不同的是步骤二中施加0MPa的压力。其它步骤及参数与具体实施方式三相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式四不同的是步骤二在氩气气氛、温度为500℃的条件下渗铝处理30min。其它步骤及参数与具体实施方式四相同。
具体实施方式六：本实施方式合金基材渗铝的方法按以下步骤实现：一、将合金基材置于丙酮溶液中超声波清洗2～6min，得试件；二、采用体积浓度为5～10％的HCl擦拭铝箔，然后用铝箔将试件包覆起来，并施加0～1MPa的压力，然后置于烧结炉中，在氩气气氛、氢气气氛或真空、温度为500～1000℃的条件下渗铝处理5min～24h，即完成；其中步骤二中铝箔的厚度为10～200μm；步骤二中包覆的铝箔为1～5层。
本实施方式步骤一中合金基材为Ni基材料、Fe基材料、Co基材料、Nb基材料、Ti基材料；材料为异型工件、管材内表面、工件局部、薄板、厚板或管材外表面。
本实施方式步骤二中擦拭铝箔目的是溶解表面氧化层。
本实施方式步骤二中铝箔将试件包覆起来，当需要渗铝的位置为试件管材内表面，则铝箔置于管材内表面。
本实施方式步骤二中渗铝工艺为现有常规渗铝技术。
本实施方式步骤二中真空条件下时，真空度为0.1～10Pa。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式六不同的是步骤一中超声波清洗4min。其它步骤及参数与具体实施方式六相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式七不同的是步骤二中铝箔3的厚度为100μm。其它步骤及参数与具体实施方式七相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式八不同的是步骤二中施加0.01～1MPa的压力。其它步骤及参数与具体实施方式八相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式九不同的是步骤二在氩气气氛、温度为600℃的条件下渗铝处理10min。其它步骤及参数与具体实施方式九相同。
具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式九不同的是步骤二在氢气气氛、温度为700℃的条件下渗铝处理2h。其它步骤及参数与具体实施方式九相同。
具体实施方式十二：本实施方式与具体实施方式九不同的是步骤二在真空度为5Pa、温度为800℃的条件下渗铝处理8h。其它步骤及参数与具体实施方式九相同。
具体实施方式十三：本实施方式合金基材渗铝的方法按以下步骤实现：一、采用800#砂纸预磨合金薄板表面，然后置于丙酮溶液中超声波清洗3min，再将0.3g/cm2的AlCl3粉末涂覆到合金薄板的表面，得试件；二、用铝箔将试件包覆起来，并施加1MPa的压力，然后置于烧结炉中，在氩气气氛、温度为800℃的条件下渗铝处理60min，即完成；其中步骤二中铝箔的厚度为50μm；步骤二中包覆的铝箔为2层。
本实施方式中4为施加压力所用到的陶瓷板。
本实施方式中合金薄板渗铝后的表面平整，不与铝箔发生粘连，表面光洁度较高。
Claims (10)
1.合金基材渗铝的方法，其特征在于合金基材渗铝的方法按以下步骤实现：一、采用800#砂纸预磨合金基材表面，然后置于丙酮溶液中超声波清洗2~6min，再将0.1~0.5g/cm2的AlCl3粉末或NH4Cl粉末涂覆到合金基材的表面，得试件；二、用铝箔将试件包覆起来，并施加0~1MPa的压力，然后置于烧结炉中，在氩气气氛、氢气气氛或真空，温度为500~1000℃的条件下渗铝处理5min~24h，即完成；其中步骤二中铝箔的厚度为10~200μm；步骤二中包覆的铝箔为1~5层。
2.根据权利要求1所述的合金基材渗铝的方法，其特征在于步骤一超声波清洗3~5min。
3.根据权利要求2所述的合金基材渗铝的方法，其特征在于步骤二中铝箔的厚度为20~180μm。
4.根据权利要求3所述的合金基材渗铝的方法，其特征在于步骤二中施加0MPa的压力。
5.根据权利要求4所述的合金基材渗铝的方法，其特征在于步骤二在氩气气氛、温度为500℃的条件下渗铝处理30min。
6.合金基材渗铝的方法，其特征在于合金基材渗铝的方法按以下步骤实现：一、将合金基材置于丙酮溶液中超声波清洗2~6min，得试件；二、采用体积浓度为5~10%的HCl擦拭铝箔，然后用铝箔将试件包覆起来，并施加0~1MPa的压力，然后置于烧结炉中，在氩气气氛、氢气气氛或真空，温度为500~1000℃的条件下渗铝处理5min~24h，即完成；其中步骤二中铝箔的厚度为10~200μm；步骤二中包覆的铝箔为1~5层。
7.根据权利要求6所述的合金基材渗铝的方法，其特征在于步骤一中超声波清洗4min。
8.根据权利要求7所述的合金基材渗铝的方法，其特征在于步骤二中铝箔的厚度为100μm。
9.根据权利要求8所述的合金基材渗铝的方法，其特征在于步骤二中施加0.01~1MPa的压力。
10.根据权利要求9所述的合金基材渗铝的方法，其特征在于步骤二在氢气气氛、温度为700℃的条件下渗铝处理2h。
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