[发明专利]一种不含金属粉末的表面扩渗剂及其应用

说明书

本发明涉及金属表面改性方法，具体涉及一种不含金属粉末的扩渗剂及该扩渗剂在粉末热扩渗表面改性中的应用。表面扩渗剂成分按重量百分比计，含有待渗元素的金属氧化物粉末70％～99％、催渗剂1％～30％。所述表面扩渗剂在粉末热扩渗表面改性中的应用。本发明采用了可以创造还原性气氛的催渗剂，能够从金属氧化物粉末中直接还原得到活性金属原子，避免了传统粉末热扩渗法对金属粉末的依赖，不必担心由金属粉末氧化带来的储运、存放等一系列问题，同时还能避免催渗剂与金属基体的直接接触，促进催渗剂的利用，防止接触侵蚀。

技术领域

本发明涉及金属表面改性方法，具体涉及一种不含金属粉末的扩渗剂及该扩渗剂在粉末热扩渗表面改性中的应用。

背景技术

为了改善金属的表面性能，研究人员提出了多种方法，表面扩渗法是其中之一。所谓表面扩渗法是指采用热扩渗的方式使扩渗剂中的活性金属原子逐步渗入金属基体表面，形成防护层。粉末扩渗法采用含有待扩渗元素的混合粉末作为热扩渗剂，具有设备要求低、简便易行、成本低廉等优势。

一般情况下，为避免混合粉末和金属基体氧化，粉末热扩渗通常是在真空或者惰性气氛下进行。然而，真空和惰性气氛的引入势必对整个系统的气密性提出了更高的要求，同时也使得设备要求和成本相应增加。为了在大气气氛下采用粉末热扩渗法制备金属表面扩渗层，可以在混合粉末中添加催渗剂，促进大气气氛下金属表面扩渗层形成。

粉末热扩渗法通常都要在混和粉末中加入纯金属粉末作为渗剂，而纯金属粉末也被认为是活性金属原子的主要来源。与此同时，有时还会加入金属氧化物粉末以防止纯金属粉末的粘结。粉末热扩渗法一直很难摆脱对纯金属粉末的依赖，然而纯金属粉末在大气气氛下会缓慢氧化，其存放也更为严格。纯金属粉末与空气的混合物还可能遇火发生爆炸，因而使得粉末热扩渗操作的安全性存在隐忧。如何摆脱粉末热扩渗法对于纯金属粉末的依赖，成为改进粉末热扩渗法的关键点之一。

发明内容

为解决金属表面粉末热扩渗对纯金属粉末和保护性气氛的依赖的技术问题，本发明的目的在于提供一种不含金属粉末的表面扩渗剂及应用该扩渗剂在粉末热扩渗表面改性中的应用。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种不含金属粉末的表面扩渗剂，表面扩渗剂成分按重量百分比计，含有待渗元素的金属氧化物粉末50％～99％、催渗剂1％～50％。

优选，表面扩渗剂成分按重量百分比计：含有待渗元素的金属氧化物粉末70％～99％、催渗剂1％～30％。

上述金属氧化物粉末的加入不仅起到传统意义上的填充和抑制粘结的作用，它更是活性金属原子的直接来源。由于催渗剂在加热过程中可分解出还原性气体，催渗剂的加入能够在扩渗过程中创造一定还原性气氛，从而抑制氧化，促进金属氧化物的还原，有利于扩渗过程的进行，同时将催渗剂与金属基体采用金属氧化物粉末间隔分离，避免催渗剂粉末与金属基体直接接触。

所述，含有待渗元素的金属氧化物粉末中待渗元素可为铝、锌、铬、镍、钛、铜、钼；采用本发明含有待渗元素的金属氧化物粉末辅以少量催渗剂，替换传统热扩渗剂中的纯金属粉末，达到等效扩渗效果。

所述表面扩渗剂中催渗剂为卤族元素的单质和/或含卤族元素的化合物。

所述卤族元素的单质为氟、氯、溴或碘；含卤族元素化合物为氟化铵、氯化铵、溴化铵、碘化铵、氟化钠、氯化钠、溴化钠、碘化钠、氟化铝、氯化铝、溴化铝、碘化铝、氟化锌、氯化锌、溴化锌、碘化锌、氟化铬、氯化铬、溴化铬、碘化铬、氟化镍、氯化镍、溴化镍、碘化镍、氟化钛、氯化钛、溴化钛、碘化钛、氟化铜、氯化铜、溴化铜、碘化铜、氟化钼、氯化钼、溴化钼或碘化钼。

一种不含金属粉末的表面扩渗剂的应用，所述表面扩渗剂在粉末热扩渗表面改性中的应用。

一种粉末热扩渗表面改性方法：