CN102021511A

CN102021511A - 不锈钢低温粉末包埋富铝渗剂

Info

Publication number: CN102021511A
Application number: CN 201110002958
Authority: CN
Inventors: 周贤良; 李晖榕; 叶志国; 华小珍; 邹爱华; 彭新元
Original assignee: Nanchang Hangkong University
Current assignee: Nanchang Hangkong University
Priority date: 2011-01-09
Filing date: 2011-01-09
Publication date: 2011-04-20

Abstract

一种不锈钢低温粉末包埋富铝渗剂，其特征是由下列重量份的原料组成：铝粉10%～30%、铁铝粉25%～75%、三氯化铝5%～30%、三氯化铈0%～10%、稀土镧粉0%～5%，将上述原料混合均匀后置于真空环境中100～120℃烘干处理即可。本发明的技术效果是：以上的渗剂配方和渗铝工艺所得到的渗铝层与基体具有很强结合力，同时具有很好的抗中温氧化性能和耐腐蚀性能，对基体有很好的保护效果，有利于一些零件在特定在环境下使用。

Description

不锈钢低温粉末包埋富铝渗剂

技术领域

本发明涉及一种渗铝剂，尤其涉及一种不锈钢低温粉末包埋富铝渗剂。

背景技术

渗铝是通过物理或化学的方法把钢和介质加热到一定温度使铝原子渗入并扩散到钢材基体的化学热处理工艺过程。渗铝的目的主要是提高钢材、耐热合金及高温合金的抗高温氧化性能、耐腐蚀性能及耐磨性能等。粉末包埋渗铝是目前工业应用广泛的一种工艺，具有设备简单、成本低廉等优点，且对于零件形状复杂或者在其回火温度以下渗铝以保证零件使用的机械性能，都只能采用粉末包埋的渗铝方法。粉末渗铝是将工件埋在粉末当中，且在一定的温度下配合一定的渗剂配方就能很好的克服其它渗铝方法所无法达到的渗铝效果（渗层致密、不易产生漏渗等缺陷、渗层厚度均匀以及适用于几何形状复杂的零件等）。据了解，目前在不锈钢表面进行固体粉末渗铝早已被应用，且应用的范围有越来越广泛的趋势。但是，当前对于不锈钢且大部分的碳钢或铁的粉末包埋渗铝是在高温（800～1100℃）条件下进行，且渗铝层中含铝量均较低。

对于某些不锈钢零件本身的组织结构、热处理条件以及所使用的环境温度等各方面的条件限制下，要求必须在低温下进行渗铝，如果温度过高，将改变工件本身的显微组织，即使渗铝后有很好的抗氧化性和耐腐蚀性，但因组织的改变而很大程度上降低了零件使用的机械性能也是毫无意义的。另外，根据铁-铝平衡相图可知，由于铝含量不同，生成的化合物也不同，这些化合物依次为：FeAl₃、Fe₂Al₅、FeAl₂、FeAl、Fe₃Al，当渗铝层中铝含量偏低时，所生成的铁铝化合物对于某些特定的零件来说并不能满足其抗高温氧化性能或耐腐蚀性能，导致零件达不到一定的使用要求。且根据前人的研究结果所述，以铝粉为供铝剂，铝的氧化物为填充剂的固体粉末包埋法渗铝，易出现渗剂粘结于工件表面；而以铁铝粉为供铝剂时，虽然克服了渗铝剂粘结在工件表面上的不足，但渗铝层中的铝含量均明显偏低。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种不锈钢低温粉末包埋富铝渗剂，以获得不锈钢表面富铝含量的渗铝层，保证其抗氧化性能、耐腐蚀性能和防热削落现象的产生。该渗铝剂以不锈钢为基体，先将不锈钢基体用水砂纸磨至2000#进行除锈，再用丙酮超声清洗除油热风吹干后待用，然后配料、装罐按照渗铝工艺在一定温度下保温一段时间后获得渗铝涂层。

本发明是这样来实现的，由下列重量份的原料组成：

铝粉 10%～30%

铁铝粉 25%～75%

三氯化铝 5%～30%

三氯化铈 0%～10%

稀土镧粉 0%～5%；

所述的铝粉为200~250目的粉末状颗粒，铁铝粉为100~200目的粉末状颗粒，三氯化铝、三氯化铈及镧粉为无水分析纯级粉末，将上述原料混合均匀后置于真空环境中100~120℃烘干处理即可。

铝铁粉是一种化合物，含铝量为50at%。

采用上述的渗铝剂可方便地对不锈钢表面进行渗铝处理，本发明采用的低温渗铝工艺包括如下步骤：

首先将经线切割好的试样进行初期的除油处理，再分别用180#、1000#、2000#水砂纸除锈处理，然后再放于丙酮中进行超声做进一步的除油，用吹风机热风吹干待用。

再将所述及的渗铝剂配方按照一定的比例配制，充分混合均匀后于需要进行渗铝处理的不锈钢试件共置于渗罐中，用水玻璃混合耐火泥进行密封处理，带干燥后方可加热渗铝。渗铝的入炉方式为冷装炉，渗铝温度为400℃～550℃，保温时间20～48小时，冷却方式为出炉快冷或随炉冷均可，这样就能得到一定厚度的不锈钢渗铝层。

对于按照该渗剂配方所得到的不锈钢渗铝层，采用X-射线远射仪、环境电子扫描电子显微镜和能谱分析仪对渗铝层进行测试，结果表明，经上述处理后的不锈钢的渗铝层表面组成物相主要为FeAl₃相、Fe₂Al₅相及少量的其它物相组成，铝含量约为50%～60%wt。

本发明的技术效果是：以上的渗剂配方和渗铝工艺所得到的渗铝层与基体具有很强结合力，同时具有很好的抗中温氧化性能和耐腐蚀性能，对基体有很好的保护效果，有利于一些零件在特定在环境下使用。

具体实施方式

实施例1

渗铝剂组成（重量）：

30%铝粉（Al，200目），39.5%铁铝粉（Fe-Al，150目），30%三氯化铝（AlCl₃），1%镧粉（La）。

处理工艺：将渗剂充分混合均匀后与试样共置于密封渗罐中，在SX2-4-10型箱式电阻炉中进行渗铝处理。在500℃下保温28小时，得到25μm渗铝层。

处理结果：经上述处理后的不锈钢渗铝层表面主要成分为FeAl₃相和Fe₄Al₁₃，其中铝含量为58%wt。

实施例2

渗铝剂组成（重量）：

30%铝粉（Al，200目），64.5%铁铝粉（Fe-Al，150目），5%三氯化铝（AlCl₃），0.5%三氯化铈（CeCl₃）。

处理工艺：将渗剂充分混合均匀后与试样共置于密封渗罐中，在SX2-4-10型箱式电阻炉中进行渗铝处理。在500℃下保温24小时，得到27μm渗铝层。

处理结果：经上述处理后的不锈钢渗铝层表面主要成分为FeAl₃相和少量FeAl相，其中铝含量为54%wt。

实施例3

渗铝剂组成（重量）：

30%铝粉（Al，200目），49%铁铝粉（Fe-Al，150目），20%三氯化铝（AlCl₃），1%三氯化铈（CeCl₃），0.5%镧粉（La）。

处理工艺：将渗剂充分混合均匀后与试样共置于密封渗罐中，在SX2-4-10型箱式电阻炉中进行渗铝处理。在500℃下保温48小时，得到32μm渗铝层。

处理结果：经上述处理后的不锈钢渗铝层表面主要成分为FeAl₃相和少量Fe₂Al₅相，其中铝含量为60%wt。

Claims

1. 一种不锈钢低温粉末包埋富铝渗剂，其特征是由下列重量份的原料组成：铝粉10%～30%、铁铝粉25%～75%、三氯化铝5%～30%、三氯化铈 0%～10%、稀土镧粉0%～5%，将上述原料混合均匀后置于真空环境中100~120℃烘干处理即可。

2.根据权利要求1所述的不锈钢低温粉末包埋富铝渗剂，其特征是所述的铝粉为200~250目的粉末状颗粒，铁铝粉为100~200目的粉末状颗粒，三氯化铝、三氯化铈及镧粉为无水分析纯级粉末。