[其他]金屬料表面形成合金層的方法及設(shè)備

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 85107593
• 申請日: 1985-10-15
• 公開（公告）號: CN85107593A
• 公開（公告）日: 1987-06-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張戈飛
• 申請（專利權(quán)）人: 張戈飛
• 主分類號: C23C14/38
• 分類號: C23C14/38;C23C10/06
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會專利代理部
• 代理人: 包冠乾

本發(fā)明涉及一種在金屬材料表面形成合金層的方法及設(shè)備，特別是涉及一種通過金屬化合物加熱氣化而在金屬材料表面形成合金層的方法及設(shè)備。

金屬零件表面形成金屬化合物層方法（又稱滲金屬）近年來得到新發(fā)展，這是因?yàn)椋纾伣饘倩衔锉砻鎸邮菇饘倭慵哂懈弑砻嬗捕龋己玫哪湍バ院涂垢g性。而滲鉆則可以提高鋼鐵，鎳莖、鉬莖、鈮莖等高溫合金的抗氧化性，還能提高在含硫介質(zhì)中的耐蝕性。在金屬零件表面形成金屬化合物方法近年來出現(xiàn)不少，化學(xué)蒸鍍法（PVD法）就是其中之一，這種方法雖然有少許滲金屬作用，但最主要還是在金屬零件表面形成沉積層而不是滲層，所以不是同一范疇的問題，故不在這里細(xì)述。1978年，蘇聯(lián)用四氯化鈦等氣化方法并在1000℃溫度下保溫，從而在鐵及低碳鋼表面獲得了鈦擴(kuò)散層（N.A.KU/yba，A.T.Reva????Steel????USSR????Mar????1978，8（3）170～171）。1979年波蘭采用氣體放電法獲得鈦擴(kuò)散層（T.Karpincki，T.Wierzchon，J.Bogacki，《國際化學(xué)熱處理》2〔1950〕，90頁），該方法曾在1983年在上海舉行的第三屆國際金屬材料及熱處理大會上做過介紹，（見第三屆國際金屬材料及熱處理大會論文集）。上述方法缺點(diǎn)是：所采用的氣化金屬化合物氣乃是混合氣;在金屬表面形成的主要還不是鈦合金層而是碳化鈦層。至于滲鋁則已大量在工業(yè)上應(yīng)用，鋼鐵企業(yè)主要采用熱浸法鋁液溫度為680°～760℃，而機(jī)械工業(yè)大都采用固體粉末法，滲鉆劑為鋁鐵合金加氯化銨與氯化鋁粉，滲鋁溫度為900°-1000℃，這些都是眾所周知的了。目前又發(fā)展有改進(jìn)的固體法（紅衛(wèi)機(jī)械廠，《熱處理經(jīng)驗(yàn)匯編》六機(jī)部601研究所，1976年8月，220頁），以及氣相滲鋁法（G.V.SamSonov，etc《Met????Sci????Heat????Treat》Mar-Apr，1978，20（3-4）338-340）。上述滲鋁方法缺點(diǎn)是：滲鋁溫度偏高（＞700℃）;金屬零件表面形成的是含鋁高的復(fù)雜化合物，組織乃是混合物;該法主要適用于鋼鐵零件的滲鋁。

近二、三年又提出一種低溫氣體放電滲金屬法（見華北地區(qū)第四屆熱處理技術(shù)經(jīng)驗(yàn)交流會論文，《低溫氣體放滲硫、鈦、鋁》1982、7，）該法是利用金屬化合物加熱直接氣化來進(jìn)行滲金屬，金屬化合物加熱氣化，然后化合物氣體在電場作用下電離，從而對工件表面進(jìn)行滲金屬，這種方法雖然比前述各方法有所發(fā)展，獲得比較滿意的效果，但也存在一些不足之處，主要的是該法為無光放電法，也就是說，化合物氣體是在電壓不高電流很小的電場作用下進(jìn)行電離的（電場電流為1-500毫安）。

本發(fā)明的方法是上述氣體放電法的改進(jìn)與發(fā)展，本發(fā)明的目的之一就是提供一種通過金屬化合物加熱直接氣化而對金屬材料及工件進(jìn)行滲金屬的方法，該法克服上述特各法的缺點(diǎn)，而其滲金屬質(zhì)量卻大大優(yōu)于上述各法，溫度低幾百度，滲層成分單一均勻，滲層深度深。本發(fā)明另一個目的是提供一種為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法的滲金屬設(shè)備。

氣體滲金屬法的關(guān)鍵在于要生成一種金屬化合物的氣體。本法采取金屬化合物直接加熱生成氣體。金屬化合物一般在大氣壓下為固體或液體，沸點(diǎn)較低，在低氣壓下，其沸點(diǎn)大為降低，尤其是金屬鹵化物。因此，將金屬化合物置于真空爐中時，在低壓下（1-10^-2托）左右加熱氣化，然后施加高壓直流電場，使金屬化合物氣體電離，帶正電的金屬離子被高速加熱轟擊陰極，于是置于陰極盤上的金屬材料或工件便實(shí)現(xiàn)了滲金屬。本發(fā)明方法的特征在于，金屬化合物氣體在較高電壓電場作用下進(jìn)行光輝光放電，此時電場電壓為300-1500伏，由于進(jìn)行輝光放電，所以滲金屬速度加快，金屬滲層加深。另外，由于進(jìn)行輝光放電，因而依靠離子轟擊作用，就可以加熱金屬材料或工件，使其溫度上升，一般可以通過調(diào)節(jié)電場電壓來調(diào)節(jié)工件的加熱溫度，而不象無光放電那樣，只能通過惰性氣體來加熱。再者，由于采用輝光放電，金屬化合物可以放在真空爐中其他地方通過外加低加電源的加熱作用來氣化，甚至還可以放在真空爐外來實(shí)施加熱氣化。

現(xiàn)結(jié)合附圖，通過實(shí)施例對本發(fā)明作更詳細(xì)的說明。

圖1為氣體滲金屬方法所用設(shè)備之示意圖。