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外观合金化

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  金属表面合金化技术是九十年代高科技技术,此技术是用化学渗透方法在金属表面结合上一层合金,以改善其耐腐蚀性与耐磨性,并有良好的表面装饰效果。

  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。

  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(C0.25%)、低硫(S0.04%)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

  1、镀层与基体是化学结合,形成非晶态合金。具有牢固、表面硬度高、不剥离等性能颇似不锈钢。

  电镀是在电流作用下进行的,对于复杂工件由于电流分布不均匀造成镀层薄厚不均。表面合金化是化学反应,无孔不入,不论多复杂的工件都能保证合金层均匀。电镀镀层通常为单一金属(铬)的晶态,表面结合力差、硬度小、易剥落,表面合金化镀层为非晶态合金,结合力强、硬度高、不剥剥落。电镀常采用多金属层套镀,工艺繁锁,加工成本较高。表面合金化采用化工原料次完成,加工成本低。

  不锈钢价格昂贵,制成商品价格高。有些物品用普通碳钢易腐蚀生锈,用不锈钢又“大才小用”,采用普通碳钢进行表面合金化处理,处理后表面的耐腐蚀性、耐磨性、硬度均大大提高,且价格低。如:厨房用具、装饰钢板、标牌等。

  有些碳碳钢制品(如钉子、螺丝等)表面不宜涂防锈漆,长时间使用后会生锈、腐蚀,影响建筑结构的稳固,经过表面合金化处理,可解决这些缺陷。其它一些碳钢制品(如水管、龙头、合页等)经过表面合金化处理,不但有防锈功能,还能起到美化效果

  曹晓明, 温鸣, 杜安. 现代金属表面合金化技术[M]. 化学工业出版社, 2007.

  佚名. 金属表面合金化技术[J]. 农学学报, 1995(7):27.

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