專(zhuān)利名稱(chēng)：一種具有擴(kuò)散障的滲鋁金屬構(gòu)件及滲鋁方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種滲鋁金屬構(gòu)件以及滲鋁方法。
本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思是這樣的
發(fā)明人設(shè)想，在滲鋁層與金屬基體之間加一道擴(kuò)散屏障，如果金屬基體元素和滲鋁層中元素在這道屏障層中的擴(kuò)散速度都很小，就能起到阻止該屏障層兩側(cè)元素在滲鋁層和金屬基體之間的相互擴(kuò)散。通常，金屬元素通過(guò)氧化物的擴(kuò)散速率比通過(guò)金屬的擴(kuò)散速率要慢幾個(gè)數(shù)量級(jí)，而在金屬基體與滲鋁層間增加一層氧化物就可以起到擴(kuò)散障的作用。
本發(fā)明的技術(shù)方案本發(fā)明所說(shuō)的具有擴(kuò)散屏障的滲鋁金屬構(gòu)件包括金屬構(gòu)件基體、與金屬構(gòu)件基體緊密復(fù)合的擴(kuò)散屏障以及與擴(kuò)散屏障緊密復(fù)合的滲鋁層。
所說(shuō)的滲鋁層擴(kuò)散屏障為由Y2O3與Al2O3的混合物構(gòu)成的薄膜，其重量百分比為Y2O310～30％Al2O370～90％。
所說(shuō)的金屬構(gòu)件基體為鐵或鋼及其合金，如不銹鋼或碳素鋼。
本發(fā)明的具有擴(kuò)散屏障的滲鋁金屬構(gòu)件的制備方法包括如下步驟(1)以金屬構(gòu)件為陰極，以鋁板或不銹鋼板作陽(yáng)極，在含硝酸釔和硝酸鋁的無(wú)水乙醇溶液中電沉積20s～50s，沉積電位為30～70V/cm，然后，在空氣中加熱燒結(jié)，溫度為400～600℃，燒結(jié)時(shí)間為10～50min，即獲得具有Y2O3與Al2O3混合物構(gòu)成的薄膜擴(kuò)散屏障的金屬構(gòu)件；(2)采用固體粉末法進(jìn)行滲鋁處理，即獲得具有擴(kuò)散屏障的滲鋁金屬構(gòu)件。
無(wú)水乙醇溶液中硝酸釔的濃度為0.001～0.005M，硝酸鋁的濃度為0.004～0.02M。
由上述公開(kāi)的技術(shù)方案可見(jiàn)，本發(fā)明的滲鋁金屬構(gòu)件，由于具有氧化物構(gòu)成的擴(kuò)散屏障，因此，金屬元素通過(guò)氧化物的擴(kuò)散速率比通過(guò)金屬的擴(kuò)散速率要慢幾個(gè)數(shù)量級(jí)，使?jié)B鋁層的“退化”得到了明顯的改善，能使互擴(kuò)散速率降低為無(wú)擴(kuò)散屏障層的1/10～1/15。
將有、無(wú)擴(kuò)散屏障的兩種HK40鋼滲鋁試件，同時(shí)在空氣中加熱至1100℃保溫100小時(shí)，冷卻至室溫。測(cè)量?jī)稍嚰幕U(kuò)散層厚度，測(cè)得有擴(kuò)散障的試樣互擴(kuò)散層厚度為15μm；無(wú)擴(kuò)散障的試樣互擴(kuò)散層厚度為155μm。
實(shí)施例2配制0.005M的Y(NO3)3·6H2O(硝酸釔)、0.03M的Al(NO3)3·9H2O(硝酸鋁)的無(wú)水乙醇溶液，然后以20鋼制成的金屬構(gòu)件為陰極，以鋁板(或不銹鋼板)作陽(yáng)極，在50V/cm的電場(chǎng)強(qiáng)度下沉積30s，干燥后再在500℃下于空氣中燒結(jié)30min，冷卻后即獲得具有Y2O3與Al2O3混合物構(gòu)成的薄膜擴(kuò)散屏障的金屬構(gòu)件；反復(fù)處理5次后進(jìn)行固體粉末滲鋁處理，即獲得具有擴(kuò)散屏障的滲鋁金屬構(gòu)件。
將有、無(wú)擴(kuò)散屏障的兩種20鋼滲鋁試件，同時(shí)在空氣中加熱至900℃保溫150小時(shí)，冷卻至室溫。測(cè)量?jī)稍嚰幕U(kuò)散層厚度，測(cè)得有擴(kuò)散障的試樣互擴(kuò)散層厚度為5μm；無(wú)擴(kuò)散障的試樣互擴(kuò)散層厚度為95μm。
權(quán)利要求
1.一種具有擴(kuò)散障的滲鋁金屬構(gòu)件，其特征在于包括金屬構(gòu)件基體(1)、與金屬構(gòu)件基體(1)緊密復(fù)合的擴(kuò)散屏障(2)以及與擴(kuò)散屏障(2)緊密復(fù)合的滲鋁層(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滲鋁金屬構(gòu)件，其特征在于所說(shuō)的擴(kuò)散屏障(2)為由Y2O3與Al2O3的混合物構(gòu)成的薄膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的滲鋁金屬構(gòu)件，其特征在于Y2O3與Al2O3的重量百分比為Y2O310～30％Al2O370～90％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的滲鋁金屬構(gòu)件，其特征在于所說(shuō)的金屬構(gòu)件基體為鐵或鋼及其合金。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～4任一項(xiàng)所述的滲鋁金屬構(gòu)件的制備方法，其特征在于包括如下步驟(1)以金屬構(gòu)件為陰極，以鋁板或不銹鋼板作陽(yáng)極，在含硝酸釔和硝酸鋁的無(wú)水乙醇溶液中電沉積，干燥后加熱燒結(jié)，獲得具有Y2O3與Al2O3混合物構(gòu)成的薄膜擴(kuò)散屏障的金屬構(gòu)件；(2)采用固體粉末法進(jìn)行滲鋁處理，即獲得具有擴(kuò)散屏障的滲鋁金屬構(gòu)件。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，電沉積時(shí)間20s～50s，沉積電位為30～70V/cm，燒結(jié)溫度為400～600℃，燒結(jié)時(shí)間為10～50min，根據(jù)擴(kuò)散屏障厚度不同可反復(fù)電沉積—燒結(jié)3～5次。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的方法，其特征在于無(wú)水乙醇溶液中硝酸釔的濃度為0.001～0.005M，硝酸鋁的濃度為0.004～0.02M。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種具有擴(kuò)散障的滲鋁金屬構(gòu)件及滲鋁方法。設(shè)計(jì)了一種既能滿(mǎn)足減緩互擴(kuò)散的要求，又能進(jìn)行滲鋁處理的特殊擴(kuò)散障的組成與實(shí)施工藝手段。本發(fā)明以一定比例Y
文檔編號(hào)C23C10/48GK1425795SQ03114749
公開(kāi)日2003年6月25日 申請(qǐng)日期2003年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月6日
發(fā)明者黃志榮, 徐宏, 李培寧 申請(qǐng)人:華東理工大學(xué)