表面合金化

九十年代高科技技术

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。

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。

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。

技术特点

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。

2、催化反应无孔不入，任何复杂形状的工件均可均匀加工。

表面合金化技术的应用领域

1、替代电镀制品

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。

2、代替部分不锈钢制品

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。

3、增强建筑五金制品的性能

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。

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