表面合金化

表面合金化是指通过扩散改变基体金属表面层的成分和组织的材料保护技术。对于铝有多种渗层。最早的是在碳素钢或低合金钢基体上获得含铝约25%、层厚约125～1000微米的覆层。这种覆层具有在大气或炉气中长期抗800℃以内的氧化的能力，用于生产空气加热器、加热炉和蒸汽过热器的构件。铝铁合金需要在渗剂中加热到1080℃，经24小时而获得25～150微米厚的覆层。渗前若先镀扩散屏蔽层（如铂），便可以抑制或延缓基体与覆层中金属元素间的相互扩散。

中文名：表面合金化

类型：材料保护技术

用途：铁基体材料

实质：化学反应

1、原理

在机械制造中主要应用的是铝、铬、硅、钒、锌等的表面合金化层或渗层。渗层是利用金属卤化物蒸汽与金属表面层产生化学反应形成的，或是在液相中发生化学反应而形成的。

2、生成特点

铬的渗层可在低碳钢、高碳钢、合金钢、不锈钢、工具钢、铸铁和铁粉烧结件上生成。可用粉末法，也可用熔盐法。在低碳铁金属表面形成含高铬的合金，厚度可达75微米，而且在高温下的抗氧化性较好；在高碳的金属表面可形成较薄的（12～50微米）碳化铬层，这种渗铬层在湿腐蚀条件下工作较好。渗铬层在以后的热处理中不受损毁，抗蚀性相当于含铬30%的钢。碳化铬层的硬度很高，耐磨性良好，多用于保护阀门、喷嘴、泵、量规和工模具。

渗硅主要用于低碳(C<0.25%)、低硫(S<0.04%)钢。工件埋在碳化硅粉末中，加热到930～980℃时导入氯气，经气相反应后可得125～250微米厚的脆性渗硅层。这种覆层具有耐磨、耐蚀性能，硬度高，还具有良好的抗擦伤性，用于泵轴、缸衬、阀门、传送带链的联结件和洗瓶机的构件。铌、钼、钽、钨等难熔金属可作为航天器的短期有效构件材料，多采用硅化物层来减少它们在1650℃时的氧化。发展更有效的抗热腐蚀的渗层，也在探索中。

渗钒时，基体钢材中的碳含量至少应为0.4%,渗钒层的硬度很高，但冷焊性不佳。高碳工具钢的VC层，表面硬度在2牛顿载荷下可达HV22300，渗层厚度为19微米。在220号刚玉砂纸上的圆盘试验结果表明,它的相对抗磨粒磨损性，远高于渗硼层、渗氮层和渗碳层。

3、应用

渗锌主要用在铁基体材料上。把工件、锌粉和填料放在滚桶中滚动,并加热到350～400℃，约3～12小时即可获得渗层。渗层厚度在25～37.5微米间时，基体圆柱形工件直径会胀大0.01～0.04毫米，所以组合件渗锌时，应留一定的空隙量，便于渗后不加工即可装配。渗锌层的最大特点是厚度均匀，抗蚀性极好,渗锌方法简单,效果也好，但装入和卸出时,粉尘飞扬,不仅污染大气，而且还会使一部分锌粉氧化。