專利名稱：合金基材滲鋁的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及滲鋁的方法。
背景技術(shù)：
目前，合金基材(Ni基合金、Fe基合金或Ti基合金)滲鋁的方法有很多種，如固 體粉末包埋滲鋁、熱浸滲鋁、料漿滲鋁、氣體滲鋁或電解滲鋁等。 固體粉末包埋滲鋁是將被滲工件和固體粉末滲鋁劑，按一定要求裝入一個(gè)特制的
滲灌內(nèi)密閉，然后放進(jìn)加熱爐內(nèi)，按一定的要求加熱、恒溫，在加熱過程中滲鋁劑內(nèi)發(fā)生一
系列的化學(xué)反應(yīng)，使?jié)B劑中的鋁原子活化，從而將鋁原子滲透(擴(kuò)散)到工件表層基體內(nèi)，
在工件表層基體內(nèi)形成滲鋁層的過程。粉末包埋滲鋁設(shè)備簡單容易操作，但是所滲材料的
尺寸受到限制，滲鋁后材料容易變形，并且對材料的表面粗糙度影響較大。 熱浸滲鋁是將工件浸入熔融的鋁浴中，使其表面附著一層純鋁，然后進(jìn)行加熱擴(kuò)
散，使工件表面形成滲鋁層的過程。熱浸滲鋁技術(shù)難度較大，工藝不易控制，另外熱浸鋁坩
堝易受鋁液浸蝕。 氣相滲鋁屬于非接觸型滲鋁工藝，滲鋁時(shí)，一種確定成分的氣體可以預(yù)先在滲鋁 爐外制取，然后被導(dǎo)入爐內(nèi)的腔體里，并與工件表面反應(yīng)形成涂層。這種方法存在的缺點(diǎn)是 滲鋁后工件容易變形。 上述傳統(tǒng)滲鋁工藝對于合金基材中的異型工件、管材內(nèi)壁的滲鋁不完全或效果 差，對薄板滲鋁后工件容易變形，且不能對工件的特定區(qū)域進(jìn)行微區(qū)滲鋁。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有傳統(tǒng)滲鋁工藝對于合金基材中的異型工件、管材內(nèi)壁的滲鋁 不完全或無法實(shí)現(xiàn)，對薄板滲鋁后工件容易變形，且不能對工件進(jìn)行微區(qū)滲鋁問題，而提供 合金基材滲鋁的方法。 合金基材滲鋁的方法按以下步驟實(shí)現(xiàn)一、采用800#砂紙預(yù)磨合金基材表面，然 后置于丙酮溶液中超聲波清洗2 6min，再將0. 1 0. 5g/cm2的A1C13粉末或NH4C1粉末涂 覆到合金基材的表面，得試件；二、用鋁箔將試件包覆起來，并施加0 lMPa的壓力，然后置 于燒結(jié)爐中，在氬氣氣氛、氫氣氣氛或真空、溫度為500 IOO(TC的條件下滲鋁處理5min 24h，即完成；其中步驟二中鋁箔的厚度為10 200 ii m ;步驟二中包覆的鋁箔為1 5層。
合金基材滲鋁的方法按以下步驟實(shí)現(xiàn)一、將合金基材置于丙酮溶液中超聲波清 洗2 6min，得試件；二、采用體積濃度為5 10%的HC1擦拭鋁箔，然后用鋁箔將試件包 覆起來，并施加0 lMPa的壓力，然后置于燒結(jié)爐中，在氬氣氣氛、氫氣氣氛或真空、溫度 為500 IOO(TC的條件下滲鋁處理5min 24h，即完成；其中步驟二中鋁箔的厚度為10 200iim;步驟二中包覆的鋁箔為1 5層。 本發(fā)明所用設(shè)備簡單，操作容易。本發(fā)明在滲鋁過程中可以根據(jù)合金基材的厚度 或形狀，調(diào)節(jié)施加壓力，使基材在滲鋁后不會(huì)產(chǎn)生變形(在合金薄板厚度小，且滲鋁處理時(shí)間短的情況，可以不施加壓力)，而且用鋁箔包覆滲鋁對基材的尺寸大小不受限制，并可以 根據(jù)需要對試件的特定區(qū)域進(jìn)行微區(qū)滲鋁，而不進(jìn)行整體滲鋁，滲鋁過程中A1C13 (或HC1 擦拭鋁箔產(chǎn)生的A1C1》或NH^1在高溫下為氣態(tài)，滲鋁過程順利，能夠?qū)崿F(xiàn)對合金基材中的 異型工件、管材內(nèi)壁的滲鋁，滲鋁后合金基材的表面平整，不與鋁箔發(fā)生粘連，表面光潔度 較高，同時(shí)設(shè)備不會(huì)受到浸蝕。
圖1是具體實(shí)施方式
十三中合金薄板滲鋁的示意圖，其中1為合金薄板，2為A1C13 粉末，3為鋁箔，4為施加壓力所用到的陶瓷板。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉具體實(shí)施方式
，還包括各具體實(shí)施方式
間的 任意組合。
具體實(shí)施方式
一 本實(shí)施方式合金基材滲鋁的方法按以下步驟實(shí)現(xiàn)一、采用 800#砂紙預(yù)磨合金基材表面，然后置于丙酮溶液中超聲波清洗2 6min，再將0. 1 0. 5g/ cm2的AlCl3粉末或NH4Cl粉末涂覆到合金基材的表面，得試件；二、用鋁箔將試件包覆起來， 并施加0 lMPa的壓力，然后置于燒結(jié)爐中，在氬氣氣氛、氫氣氣氛或真空、溫度為500 IOO(TC的條件下滲鋁處理5min 24h，即完成；其中步驟二中鋁箔的厚度為10 200 y m ; 步驟二中包覆的鋁箔為1 5層。 本實(shí)施方式步驟一中合金基材為Ni基材料、Fe基材料、Co基材料、Nb基材料、Ti 基材料；材料為薄板、厚板或管材外表面。 本實(shí)施方式步驟一中預(yù)磨目的是去除合金基材上的氧化層。
本實(shí)施方式步驟二中滲鋁工藝為現(xiàn)有常規(guī)滲鋁技術(shù)。
本實(shí)施方式步驟二中真空條件下時(shí)，真空度為0. 1 10Pa。
具體實(shí)施方式
二 本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟一超聲波清洗3 5min。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
二不同的是步驟二中鋁箔3的厚度 為20 180iim。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
二相同。
具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
三不同的是步驟二中施加0MPa的 壓力。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
三相同。
具體實(shí)施方式
五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
四不同的是步驟二在氬氣氣氛、溫
度為50(TC的條件下滲鋁處理30min。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
四相同。 具體實(shí)施方式
六本實(shí)施方式合金基材滲鋁的方法按以下步驟實(shí)現(xiàn)一、將合金
基材置于丙酮溶液中超聲波清洗2 6min，得試件；二、采用體積濃度為5 10%的HC1擦
拭鋁箔，然后用鋁箔將試件包覆起來，并施加0 lMPa的壓力，然后置于燒結(jié)爐中，在氬氣
氣氛、氫氣氣氛或真空、溫度為500 100(TC的條件下滲鋁處理5min 24h，即完成；其中
步驟二中鋁箔的厚度為10 200 ii m ;步驟二中包覆的鋁箔為1 5層。 本實(shí)施方式步驟一中合金基材為Ni基材料、Fe基材料、Co基材料、Nb基材料、Ti
基材料；材料為異型工件、管材內(nèi)表面、工件局部、薄板、厚板或管材外表面。
本實(shí)施方式步驟二中擦拭鋁箔目的是溶解表面氧化層。 本實(shí)施方式步驟二中鋁箔將試件包覆起來，當(dāng)需要滲鋁的位置為試件管材內(nèi)表 面，則鋁箔置于管材內(nèi)表面。 本實(shí)施方式步驟二中滲鋁工藝為現(xiàn)有常規(guī)滲鋁技術(shù)。
本實(shí)施方式步驟二中真空條件下時(shí)，真空度為0. 1 10Pa。
具體實(shí)施方式
七本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
六不同的是步驟一中超聲波清洗 4min。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
六相同。
具體實(shí)施方式
八本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
七不同的是步驟二中鋁箔3的厚度 為100iim。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
七相同。
具體實(shí)施方式
九本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
八不同的是步驟二中施加0. 01 lMPa的壓力。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
八相同。
具體實(shí)施方式
十本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
九不同的是步驟二在氬氣氣氛、溫
度為60(TC的條件下滲鋁處理10min。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
九相同。
具體實(shí)施方式
i^一 本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
九不同的是步驟二在氫氣氣氛、
溫度為70(TC的條件下滲鋁處理2h。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
九相同。
具體實(shí)施方式
十二 本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
九不同的是步驟二在真空度為
5Pa、溫度為80(TC的條件下滲鋁處理8h。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
九相同。 具體實(shí)施方式
十三本實(shí)施方式合金基材滲鋁的方法按以下步驟實(shí)現(xiàn)一、采用
80(W砂紙預(yù)磨合金薄板表面，然后置于丙酮溶液中超聲波清洗3min，再將0. 3g/cm^々AlCl3
粉末涂覆到合金薄板的表面，得試件；二、用鋁箔將試件包覆起來，并施加lMPa的壓力，然
后置于燒結(jié)爐中，在氬氣氣氛、溫度為80(TC的條件下滲鋁處理60min，即完成；其中步驟二
中鋁箔的厚度為50 ii m ;步驟二中包覆的鋁箔為2層。 本實(shí)施方式中4為施加壓力所用到的陶瓷板。 本實(shí)施方式中合金薄板滲鋁后的表面平整，不與鋁箔發(fā)生粘連，表面光潔度較高。
權(quán)利要求
合金基材滲鋁的方法，其特征在于合金基材滲鋁的方法按以下步驟實(shí)現(xiàn)一、采用800#砂紙預(yù)磨合金基材表面，然后置于丙酮溶液中超聲波清洗2～6min，再將0.1～0.5g/cm2的AlCl3粉末或NH4Cl粉末涂覆到合金基材的表面，得試件；二、用鋁箔將試件包覆起來，并施加0～1MPa的壓力，然后置于燒結(jié)爐中，在氬氣氣氛、氫氣氣氛或真空、溫度為500～1000℃的條件下滲鋁處理5min～24h，即完成；其中步驟二中鋁箔的厚度為10～200μm；步驟二中包覆的鋁箔為1～5層。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的合金基材滲鋁的方法，其特征在于步驟一超聲波清洗3 5min。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的合金基材滲鋁的方法，其特征在于步驟二中鋁箔的厚度為 20 180iim。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的合金基材滲鋁的方法，其特征在于步驟二中施加0MPa的壓力。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的合金基材滲鋁的方法，其特征在于步驟二在氬氣氣氛、溫度 為50(TC的條件下滲鋁處理30min。
6. 合金基材滲鋁的方法，其特征在于合金基材滲鋁的方法按以下步驟實(shí)現(xiàn)一、將合 金基材置于丙酮溶液中超聲波清洗2 6min，得試件；二、采用體積濃度為5 10%的HC1 擦拭鋁箔，然后用鋁箔將試件包覆起來，并施加0 lMPa的壓力，然后置于燒結(jié)爐中，在氬 氣氣氛、氫氣氣氛或真空、溫度為500 100(TC的條件下滲鋁處理5min 24h，即完成；其 中步驟二中鋁箔的厚度為10 200 ii m ;步驟二中包覆的鋁箔為1 5層
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的合金基材滲鋁的方法，其特征在于步驟一中超聲波清洗 4min。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的合金基材滲鋁的方法，其特征在于步驟二中鋁箔的厚度為 100iim。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的合金基材滲鋁的方法，其特征在于步驟二中施加0. 01 lMPa的壓力。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的合金基材滲鋁的方法，其特征在于步驟二在氫氣氣氛、溫度 為70(TC的條件下滲鋁處理2h。
全文摘要
合金基材滲鋁的方法，它涉及滲鋁的方法。本發(fā)明解決了現(xiàn)有傳統(tǒng)滲鋁工藝對于合金基材中的異型工件、管材內(nèi)壁的滲鋁不完全或無法實(shí)現(xiàn)，對薄板滲鋁后工件容易變形，且不能對工件進(jìn)行微區(qū)滲鋁問題。方法一、預(yù)磨合金基材，超聲波清洗，將AlC13粉末或NH4Cl粉末涂覆到合金基材的表面得試件；二、用鋁箔將試件包覆起來，進(jìn)行滲鋁處理即完成。方法一、合金基材超聲波清洗得試件；二、HCl擦拭鋁箔，用鋁箔將試件包覆起來，進(jìn)行滲鋁處理即完成。本發(fā)明滲鋁后基材不會(huì)產(chǎn)生變形，基材的尺寸大小不受限制，能夠?qū)崿F(xiàn)對合金基材中的異型工件、管材內(nèi)壁的滲鋁，可對試件的特定區(qū)域進(jìn)行微區(qū)滲鋁，滲鋁后合金基材的表面平整，不與鋁箔發(fā)生粘連。
文檔編號C23C10/02GK101781747SQ20091031161
公開日2010年7月21日 申請日期2009年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月16日
發(fā)明者何飛, 盧亮, 史麗萍, 孫躍, 曾崗, 李明偉, 赫曉東, 趙軼杰 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)