专利名称：合金基材渗铝的方法
技术领域：
本发明涉及渗铝的方法。
背景技术：
目前，合金基材(Ni基合金、Fe基合金或Ti基合金)渗铝的方法有很多种，如固 体粉末包埋渗铝、热浸渗铝、料浆渗铝、气体渗铝或电解渗铝等。 固体粉末包埋渗铝是将被渗工件和固体粉末渗铝剂，按一定要求装入一个特制的
渗灌内密闭，然后放进加热炉内，按一定的要求加热、恒温，在加热过程中渗铝剂内发生一
系列的化学反应，使渗剂中的铝原子活化，从而将铝原子渗透(扩散)到工件表层基体内，
在工件表层基体内形成渗铝层的过程。粉末包埋渗铝设备简单容易操作，但是所渗材料的
尺寸受到限制，渗铝后材料容易变形，并且对材料的表面粗糙度影响较大。 热浸渗铝是将工件浸入熔融的铝浴中，使其表面附着一层纯铝，然后进行加热扩
散，使工件表面形成渗铝层的过程。热浸渗铝技术难度较大，工艺不易控制，另外热浸铝坩
埚易受铝液浸蚀。 气相渗铝属于非接触型渗铝工艺，渗铝时，一种确定成分的气体可以预先在渗铝 炉外制取，然后被导入炉内的腔体里，并与工件表面反应形成涂层。这种方法存在的缺点是 渗铝后工件容易变形。 上述传统渗铝工艺对于合金基材中的异型工件、管材内壁的渗铝不完全或效果 差，对薄板渗铝后工件容易变形，且不能对工件的特定区域进行微区渗铝。
发明内容
本发明为了解决现有传统渗铝工艺对于合金基材中的异型工件、管材内壁的渗铝 不完全或无法实现，对薄板渗铝后工件容易变形，且不能对工件进行微区渗铝问题，而提供 合金基材渗铝的方法。 合金基材渗铝的方法按以下步骤实现一、采用800#砂纸预磨合金基材表面，然 后置于丙酮溶液中超声波清洗2 6min，再将0. 1 0. 5g/cm2的A1C13粉末或NH4C1粉末涂 覆到合金基材的表面，得试件；二、用铝箔将试件包覆起来，并施加0 lMPa的压力，然后置 于烧结炉中，在氩气气氛、氢气气氛或真空、温度为500 IOO(TC的条件下渗铝处理5min 24h，即完成；其中步骤二中铝箔的厚度为10 200 ii m ;步骤二中包覆的铝箔为1 5层。
合金基材渗铝的方法按以下步骤实现一、将合金基材置于丙酮溶液中超声波清 洗2 6min，得试件；二、采用体积浓度为5 10%的HC1擦拭铝箔，然后用铝箔将试件包 覆起来，并施加0 lMPa的压力，然后置于烧结炉中，在氩气气氛、氢气气氛或真空、温度 为500 IOO(TC的条件下渗铝处理5min 24h，即完成；其中步骤二中铝箔的厚度为10 200iim;步骤二中包覆的铝箔为1 5层。 本发明所用设备简单，操作容易。本发明在渗铝过程中可以根据合金基材的厚度 或形状，调节施加压力，使基材在渗铝后不会产生变形(在合金薄板厚度小，且渗铝处理时间短的情况，可以不施加压力)，而且用铝箔包覆渗铝对基材的尺寸大小不受限制，并可以 根据需要对试件的特定区域进行微区渗铝，而不进行整体渗铝，渗铝过程中A1C13 (或HC1 擦拭铝箔产生的A1C1》或NH^1在高温下为气态，渗铝过程顺利，能够实现对合金基材中的 异型工件、管材内壁的渗铝，渗铝后合金基材的表面平整，不与铝箔发生粘连，表面光洁度 较高，同时设备不会受到浸蚀。
图1是具体实施方式
十三中合金薄板渗铝的示意图，其中1为合金薄板，2为A1C13 粉末，3为铝箔，4为施加压力所用到的陶瓷板。
具体实施例方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式
，还包括各具体实施方式
间的 任意组合。
具体实施方式
一 本实施方式合金基材渗铝的方法按以下步骤实现一、采用 800#砂纸预磨合金基材表面，然后置于丙酮溶液中超声波清洗2 6min，再将0. 1 0. 5g/ cm2的AlCl3粉末或NH4Cl粉末涂覆到合金基材的表面，得试件；二、用铝箔将试件包覆起来， 并施加0 lMPa的压力，然后置于烧结炉中，在氩气气氛、氢气气氛或真空、温度为500 IOO(TC的条件下渗铝处理5min 24h，即完成；其中步骤二中铝箔的厚度为10 200 y m ; 步骤二中包覆的铝箔为1 5层。 本实施方式步骤一中合金基材为Ni基材料、Fe基材料、Co基材料、Nb基材料、Ti 基材料；材料为薄板、厚板或管材外表面。 本实施方式步骤一中预磨目的是去除合金基材上的氧化层。
本实施方式步骤二中渗铝工艺为现有常规渗铝技术。
本实施方式步骤二中真空条件下时，真空度为0. 1 10Pa。
具体实施方式
二 本实施方式与具体实施方式
一不同的是步骤一超声波清洗3 5min。其它步骤及参数与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
三本实施方式与具体实施方式
二不同的是步骤二中铝箔3的厚度 为20 180iim。其它步骤及参数与具体实施方式
二相同。
具体实施方式
四本实施方式与具体实施方式
三不同的是步骤二中施加0MPa的 压力。其它步骤及参数与具体实施方式
三相同。
具体实施方式
五本实施方式与具体实施方式
四不同的是步骤二在氩气气氛、温
度为50(TC的条件下渗铝处理30min。其它步骤及参数与具体实施方式
四相同。 具体实施方式
六本实施方式合金基材渗铝的方法按以下步骤实现一、将合金
基材置于丙酮溶液中超声波清洗2 6min，得试件；二、采用体积浓度为5 10%的HC1擦
拭铝箔，然后用铝箔将试件包覆起来，并施加0 lMPa的压力，然后置于烧结炉中，在氩气
气氛、氢气气氛或真空、温度为500 100(TC的条件下渗铝处理5min 24h，即完成；其中
步骤二中铝箔的厚度为10 200 ii m ;步骤二中包覆的铝箔为1 5层。 本实施方式步骤一中合金基材为Ni基材料、Fe基材料、Co基材料、Nb基材料、Ti
基材料；材料为异型工件、管材内表面、工件局部、薄板、厚板或管材外表面。
本实施方式步骤二中擦拭铝箔目的是溶解表面氧化层。 本实施方式步骤二中铝箔将试件包覆起来，当需要渗铝的位置为试件管材内表 面，则铝箔置于管材内表面。 本实施方式步骤二中渗铝工艺为现有常规渗铝技术。
本实施方式步骤二中真空条件下时，真空度为0. 1 10Pa。
具体实施方式
七本实施方式与具体实施方式
六不同的是步骤一中超声波清洗 4min。其它步骤及参数与具体实施方式
六相同。
具体实施方式
八本实施方式与具体实施方式
七不同的是步骤二中铝箔3的厚度 为100iim。其它步骤及参数与具体实施方式
七相同。
具体实施方式
九本实施方式与具体实施方式
八不同的是步骤二中施加0. 01 lMPa的压力。其它步骤及参数与具体实施方式
八相同。
具体实施方式
十本实施方式与具体实施方式
九不同的是步骤二在氩气气氛、温
度为60(TC的条件下渗铝处理10min。其它步骤及参数与具体实施方式
九相同。
具体实施方式
i^一 本实施方式与具体实施方式
九不同的是步骤二在氢气气氛、
温度为70(TC的条件下渗铝处理2h。其它步骤及参数与具体实施方式
九相同。
具体实施方式
十二 本实施方式与具体实施方式
九不同的是步骤二在真空度为
5Pa、温度为80(TC的条件下渗铝处理8h。其它步骤及参数与具体实施方式
九相同。 具体实施方式
十三本实施方式合金基材渗铝的方法按以下步骤实现一、采用
80(W砂纸预磨合金薄板表面，然后置于丙酮溶液中超声波清洗3min，再将0. 3g/cm^々AlCl3
粉末涂覆到合金薄板的表面，得试件；二、用铝箔将试件包覆起来，并施加lMPa的压力，然
后置于烧结炉中，在氩气气氛、温度为80(TC的条件下渗铝处理60min，即完成；其中步骤二
中铝箔的厚度为50 ii m ;步骤二中包覆的铝箔为2层。 本实施方式中4为施加压力所用到的陶瓷板。 本实施方式中合金薄板渗铝后的表面平整，不与铝箔发生粘连，表面光洁度较高。
权利要求
合金基材渗铝的方法，其特征在于合金基材渗铝的方法按以下步骤实现一、采用800#砂纸预磨合金基材表面，然后置于丙酮溶液中超声波清洗2～6min，再将0.1～0.5g/cm2的AlCl3粉末或NH4Cl粉末涂覆到合金基材的表面，得试件；二、用铝箔将试件包覆起来，并施加0～1MPa的压力，然后置于烧结炉中，在氩气气氛、氢气气氛或真空、温度为500～1000℃的条件下渗铝处理5min～24h，即完成；其中步骤二中铝箔的厚度为10～200μm；步骤二中包覆的铝箔为1～5层。
2. 根据权利要求1所述的合金基材渗铝的方法，其特征在于步骤一超声波清洗3 5min。
3. 根据权利要求2所述的合金基材渗铝的方法，其特征在于步骤二中铝箔的厚度为 20 180iim。
4. 根据权利要求3所述的合金基材渗铝的方法，其特征在于步骤二中施加0MPa的压力。
5. 根据权利要求4所述的合金基材渗铝的方法，其特征在于步骤二在氩气气氛、温度 为50(TC的条件下渗铝处理30min。
6. 合金基材渗铝的方法，其特征在于合金基材渗铝的方法按以下步骤实现一、将合 金基材置于丙酮溶液中超声波清洗2 6min，得试件；二、采用体积浓度为5 10%的HC1 擦拭铝箔，然后用铝箔将试件包覆起来，并施加0 lMPa的压力，然后置于烧结炉中，在氩 气气氛、氢气气氛或真空、温度为500 100(TC的条件下渗铝处理5min 24h，即完成；其 中步骤二中铝箔的厚度为10 200 ii m ;步骤二中包覆的铝箔为1 5层
7. 根据权利要求6所述的合金基材渗铝的方法，其特征在于步骤一中超声波清洗 4min。
8. 根据权利要求7所述的合金基材渗铝的方法，其特征在于步骤二中铝箔的厚度为 100iim。
9. 根据权利要求8所述的合金基材渗铝的方法，其特征在于步骤二中施加0. 01 lMPa的压力。
10. 根据权利要求9所述的合金基材渗铝的方法，其特征在于步骤二在氢气气氛、温度 为70(TC的条件下渗铝处理2h。
全文摘要
合金基材渗铝的方法，它涉及渗铝的方法。本发明解决了现有传统渗铝工艺对于合金基材中的异型工件、管材内壁的渗铝不完全或无法实现，对薄板渗铝后工件容易变形，且不能对工件进行微区渗铝问题。方法一、预磨合金基材，超声波清洗，将AlC13粉末或NH4Cl粉末涂覆到合金基材的表面得试件；二、用铝箔将试件包覆起来，进行渗铝处理即完成。方法一、合金基材超声波清洗得试件；二、HCl擦拭铝箔，用铝箔将试件包覆起来，进行渗铝处理即完成。本发明渗铝后基材不会产生变形，基材的尺寸大小不受限制，能够实现对合金基材中的异型工件、管材内壁的渗铝，可对试件的特定区域进行微区渗铝，渗铝后合金基材的表面平整，不与铝箔发生粘连。
文档编号C23C10/02GK101781747SQ20091031161
公开日2010年7月21日 申请日期2009年12月16日 优先权日2009年12月16日
发明者何飞, 卢亮, 史丽萍, 孙跃, 曾岗, 李明伟, 赫晓东, 赵轶杰 申请人:哈尔滨工业大学