什么是表面合金化?

[拼音]：biaomian hejinhua

[外文]：surface alloying

通过扩散改变基体金属表面层的成分和组织的材料保护技术。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。

对于铝有多种渗层。最早的是在碳素钢或低合金钢基体上获得含铝约25％、层厚约 125～1000微米的覆层。这种覆层具有在大气或炉气中长期抗 800℃以内的氧化的能力，用于生产空气加热器、加热炉和蒸汽过热器的构件。铝铁合金需要在渗剂中加热到1080℃，经24小时而获得 25～150微米厚的覆层。渗前若先镀扩散屏蔽层（如铂），便可以抑制或延缓基体与覆层中金属元素间的相互扩散。

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。

渗锌主要用在铁基体材料上。把工件、锌粉和填料放在滚桶中滚动，并加热到350～400℃，约3～12小时即可获得渗层。渗层厚度在25～37.5微米间时，基体圆柱形工件直径会胀大0.01～0.04毫米，所以组合件渗锌时，应留一定的空隙量，便于渗后不加工即可装配。渗锌层的最大特点是厚度均匀，抗蚀性极好，渗锌方法简单，效果也好，但装入和卸出时，粉尘飞扬，不仅污染大气，而且还会使一部分锌粉氧化。