[发明专利]一种低温包埋渗铝剂及粉末包埋渗铝方法

说明书

一种低温包埋渗铝剂及粉末包埋渗铝方法，属于包埋渗铝技术领域；其特征在于，原料组成包括：铝粉、纳米二氧化铈、活化剂和氧化铝；其中，各组分质量百分比为，A1：20‑40％、CeO₂：0.5‑2％、活化剂：2‑4％，余量为A1₂O₃；具体制备步骤如下：(1)按比例称取铝粉、纳米二氧化铈和氧化铝，加入到球磨机混合搅拌；(2)加入活化剂，继续搅拌；(3)将混合均匀的料装入坩埚中，在马弗炉中隔绝空气烘干。所述的粉末包埋渗铝技术，其特征在于，包括如下步骤：(1)取少量低温包埋渗铝剂装入坩埚中，然后放入工件；(2)继续填实渗铝剂；(3)坩埚置于马弗炉中加热保温；(4)工件取出，空冷至室温。

技术领域

本发明属于包埋渗铝技术领域，具体涉及一种用于钛铝合金制件、不锈钢制件的低温包埋渗铝剂以及低温包埋渗铝方法。

背景技术

钛铝金属间化合物是目前研究较多的合金之一，与镍基高温合金相比，其密度较低，熔点较高，是最有希望替代目前应用于航空航天工业中的镍基高温合金和高温结构陶瓷的材料。同时钛铝金属间化合物比强度和比模量较高，抗氧化性能和抗蠕变性能良好，而且具有优良的高温强度、刚度和较低的密度，被公认为是最具有发展前景的轻质高温结构材料。但是800℃以上高温抗氧化性能的不足成为急待解决的关键问题。目前，通过表面改性提高其高温抗氧化性能以及抗热腐蚀性能成为研究热点之一。其中，粉末包埋渗铝涂层的制备工艺，被广泛研究。

粉末包埋渗铝是一种比较成熟的技术，已经成功应用于许多高温合金制件。将金属工件放入含有铝元素的渗剂中，加热到一定温度，保持适当时间后，渗剂热分解所产生的铝元素的活性原子便被吸附到工件表面，并扩散进入工件表层，从而改变工件表层化学成分、组织和性能。与渗非金属(碳、氮等)相比，金属元素的原子半径大，不易渗入，渗层浅，一般需要在比较高的温度下进行扩散。金属元素渗入以后形成的化合物或者钝化膜，具有较高的抗高温氧化和抗热腐蚀能力，能分别适用于不同的工作环境。被渗镀的材料可以是碳钢、不锈钢、镍基高温合金、钴基高温合金以及铁基高温合金等。

其中渗剂由以下成分组成：供铝剂(如铝粉、铁铝合金粉或者铝铁铜合金粉)、活化剂(通常为氯化铵等)、惰性添加剂(如氧化铝等)。渗铝温度越高，渗铝速度越快。但是长时间高温的渗铝工艺会使制备的工件的机械性能下降；并且渗铝温度过高会导致基体晶粒粗大，使材料的力学性能下降。通常如镍基高温合金、钴基高温合金包埋渗铝常用的渗剂是铁铝合金粉，但是要求渗铝温度在850℃以上，一般工厂生产过程中，渗铝温度在900℃以上，一般为850-1050℃之间，时间一般为8-10h。

目前，钛铝合金、钛合金或者不锈钢制件的使用温度一般不会超过900℃，因为过高的温度会严重影响钛铝金属间化合物制件的机械性能，所以渗铝温度要求在一定范围。因此，研制开发出一种新型的低温包埋渗铝所用渗剂，以及低温包埋渗铝方法，在钛铝金属间化合物制件及多种常用合金材料表面制备出高稳定、抗氧化的铝化物涂层，具有重要技术价值和应用前景。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种新型低温包埋渗铝剂，能有效降低钛铝金属间化合物制件以粉末包埋法制备铝化物涂层的制备温度，并可在其表面形成高稳定、抗氧化铝化物涂层。

本发明的一种低温包埋渗铝剂的制备方法，包含以下步骤：

(1)将纯铝粉、纳米二氧化铈、活化剂和氧化铝，按照质量百分比称取，其中A1：20-40％、CeO₂：0.5-2％、活化剂：2-4％，余量为A1₂O₃；并将其中的纯铝粉、纳米二氧化铈和氧化铝加入到球磨机混合2-24h；

(2)加入称好的活化剂，并继续混合搅拌2-5h；

(3)将混合均匀的料装入坩埚中，在300-500℃马弗炉中隔绝空气烘干1-3h。

所述的一种低温包埋渗铝剂的制备方法，其中：