[发明专利]铝稀土包埋共渗

说明书

包埋渗铝是目前工业中应用很广泛的一种工艺，具有设备简单、成本低，易成批生产等优点。但是渗铝涂层在高温下生成的氧化膜易剥落，渗层中的铝向基体中扩散较快，使其抗高温氧化性能下降，渗铝涂层的抗硫化和抗热腐蚀性能也较差。为了提高铝化物涂层的性能，发展了铝与其它元素共渗工艺，如铝稀土共渗、铝铬共渗、铝硅共渗和铝钛共渗等。

铝稀土共渗可以改变涂层表面生成氧化膜的性质，提高氧化膜的附着力，有效地阻止硫向基体扩散，因而具有优良的抗高温氧化、抗硫化和抗热腐蚀性能，显著提高高温零件的使用寿命。

铝稀土共渗是在渗铝的基础上发展起来的，在原有的渗剂中加入稀土元素，将金属零件包埋在渗剂中。

铝稀土包埋共渗的渗剂必须具备两个条件：

1.在渗涂时保持一定的铝和稀土活度;2.渗剂中应同时存在气相铝的化合物载体和气相稀土化合物载体。

以住的铝稀土共渗专利多将专利权限放在渗剂中的稀土活度上，对活性剂并没有具体确切的要求，它们的实施例中仅有NH₄Cl一种活性剂。如美国3794511专利，渗剂中稀土含量高达55-73%，仅一般性地说加入少量NH₄Cl或挥发性卤化物，没有具有量。日本公开特许公报，昭56-87661，要求渗剂中稀土含量为0.05-20%，以NH₄Cl为活性剂，含量为0.5%，对其它活性剂没有具体的要求。

本发明的目的在于，减少渗剂中的稀土含量，同时为获得最佳的铝稀土共渗涂层，提出对于渗剂中不同的稀土含量，选择不同的活性剂和含量。

本发明分别用由铝稀土合金粉、铁铝稀土合金粉和其它含稀土元素的合金粉与氧化铝粉及不同类型的氯化物活性剂组成渗剂。将金属零件包埋在渗剂中，在非氧化气氛下，在800-1150℃高温下进行渗涂处理。

采用NH₄Cl为活性剂，以Al-y共渗为例，渗剂中的反应产物液相中以yCl₃和yCl₂为主，有少量铝的氯化物，在气相以AlCl₃AlCl₂和AlCl₁为主，同时保持一定的yCl₃和yCl₂分压与其液相平衡，总结果渗剂中以钇的氯化物为主，铝的氯化物为副。yCl₃和yCl₂的生成消耗了合金粉中的y，使y的活度下降，使共渗的第一个条件消弱。因此，以NH₄Cl为活性剂时，渗剂中的稀土含量较高，必须大于生成稀土氯化物的需要量。当渗剂中稀土含量较高时，如＞1%，采用NH₄Cl₁作活性剂对合金粉中稀土的活度影响较小。提高FeAl稀土粉中铝的活度，需要的NH₄Cl可以减小，含量为0.1-0.5%，更有利于铝稀土共渗。稀土含量＜1%时，采用NaCl或KCl活性剂，含量为0.5-1%。只有少部分稀土溶入NaCl或KCl，形成稀土氯化物，气相中仍能保持一定稀土氯化物分压与之平衡，但较前一种情况为低。以NaCl或KCl为活性剂时，合金粉中稀土的活度下降较小，适用于渗剂中稀土含量较低的情况。以含量为0.5-1%的稀土无水氯化物作活性剂，合金粉中的稀土只有少量溶入稀土无水氯化物生成低价稀土氯化物，合金粉中稀土消耗少，同时可以保证气相有最大限度的稀土氯化物分压，以稀土无水氯化物为活性剂对渗剂中不同稀土含量均适用，但采用稀土氯化物作活性剂相当于提高了渗剂中的稀土总量。

实施例1

铝稀土共渗试样采用K38镍基高温合金（以下相同），其成份如下：

铝稀土包埋渗采用320目FeAly（或Ce）合金粉其化学成份为Fe39%、Al55%、y（或Ce）6%，加入0.1%NH₄Cl，均匀混合后将试样埋入。在流动氩气下，1000℃渗涂3小时。可以获得Ni₂Al₃为主的铝稀土共渗涂层。经常规扩散退火处理后可转变为NiAl相铝稀土共渗涂层。

实施例2

铝稀土包埋渗采用320目Al-y（或Ce）合金粉，含y（或Ce）8%，渗剂中Al-y（或Ce）合金粉含量4%，NsCl0.75%，余量为氧化铝。或Al-y（或Ce）合金粉含量6%，KCl1%，余量为氧化铝。均匀混合后将试样埋入，在流动氩气下，1000℃渗涂3小时，可以获得NiAl相Al-y（或Ce）共渗涂层。

实施例3