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表面合金化

表面合金化是指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。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。

表面合金化基本信息

表面合金化应用

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。

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表面合金化造价信息

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混凝土表面增强剂(粉剂)

  • 20/50kg规格包装;1kg/2平方/8次
  • kg
  • 金砼宝
  • 13%
  • 广州市砼宝科技有限公司
  • 2022-12-06
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混凝土表面增强剂(水剂)

  • 20/50kg规格包装;1kg/2平方
  • kg
  • 金砼宝
  • 13%
  • 广州市砼宝科技有限公司
  • 2022-12-06
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混凝土表面回弹增强剂(8-15mp)

  • 20kg/50kg规格包装;1kg/2平方
  • kg
  • 金砼宝
  • 13%
  • 广州市砼宝科技有限公司
  • 2022-12-06
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表面

  • 品种:玻璃纤维布;密度(kg/m3):30
  • m2
  • 金华恒
  • 13%
  • 贵阳金华恒化工有限公司
  • 2022-12-06
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门扇表面造型

  • 铣/压型
  • m2
  • 13%
  • 广州市锦澜消防设备有限公司(佛山市厂商期刊)
  • 2022-12-06
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表面活性剂KA

  • kg
  • 肇庆市2003年3季度信息价
  • 建筑工程
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表面活性剂

  • KA
  • kg
  • 韶关市2010年5月信息价
  • 建筑工程
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铝单板(表面涂层:氟碳漆)

  • 1.2mm厚
  • 湛江市2019年4季度信息价
  • 建筑工程
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铝单板(表面涂层:聚酯漆)

  • 1.5mm厚
  • 湛江市2014年4季度信息价
  • 建筑工程
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铝单板(表面涂层:聚酯漆)

  • 2.0mm厚
  • 湛江市2014年4季度信息价
  • 建筑工程
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合金百页(表面粉沫喷涂)

  • 合金百页(表面粉沫喷涂)
  • 1261m²
  • 2
  • 佛山高仕达、东莞金边、昕泰
  • 中档
  • 含税费 | 含运费
  • 2019-09-12
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合金内衬板(图案激光切割,表面氟碳喷涂)

  • 合金内衬板(图案激光切割,表面氟碳喷涂)
  • 100m²
  • 1
  • 中档
  • 不含税费 | 不含运费
  • 2019-12-19
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合金外饰窗框(图案激光切割,表面氟碳喷涂)

  • 合金外饰窗框(图案激光切割,表面氟碳喷涂)
  • 100m²
  • 1
  • 中档
  • 不含税费 | 不含运费
  • 2019-12-19
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合金推拉窗90系列(表面阳极氧化)

  • 合金推拉窗90系列(表面阳极氧化)
  • 1000m²
  • 1
  • 不含税费 | 不含运费
  • 2011-10-27
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38系列铝合金百叶,表面粉末喷涂

  • 38系列铝合金百叶,表面粉末喷涂
  • 160m²
  • 3
  • 中档
  • 不含税费 | 含运费
  • 2022-10-28
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表面合金化生成特点

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。

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表面合金化常见问题

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表面合金化文献

金属表面合金化技术 金属表面合金化技术

金属表面合金化技术

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金属表面合金化技术

自纳米化电工纯铁表面合金化改性研究 自纳米化电工纯铁表面合金化改性研究

自纳米化电工纯铁表面合金化改性研究

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利用高能喷丸(high energy shot peening,HESP)法在电工纯铁表面获得了一定厚度的纳米晶层;同时采用在喷丸弹丸中添加镍粉和铬粉的方法,实现了电工纯铁表面自纳米化-合金化改性。运用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射分析以及电化学测试系统等手段对自纳米化层以及合金化层的组织结构进行了表征,重点对其耐蚀性进行了测试分析。结果表明,采用HESP方法,在0.6MPa喷丸压力下喷丸6min,即可在电工纯铁表面形成一定厚度晶粒大小为47.9nm、微观畸变为0.0431%的纳米晶层。由于表面自纳米化层中晶界数量急剧增加,变形产生的大量缺陷使电工纯铁表面具有较高的储存能,导致表面原子的活性提高,耐蚀性降低。而渗Ni合金化后试样的腐蚀电位Ecorr=-0.535V,渗Cr合金化后试样的腐蚀电位Ecorr=-0.459V,均大于原始试样的腐蚀电位,经过合金化改性以后,电工纯铁的耐蚀性有所提高。

激光表面合金化基本信息

激光表面合金化,是利用高能密度的激光束快速加热熔化特性,使基材表层和添加的合金元素熔化混合,从而形成以原基材为基的新的表面合金层。

激光表面合金化,是激光束与材料表面互相作用,使材料表面发生物理冶金和化学变化,达到表面强化的方法。该技术的特点是:一能在材料表面进行各种合金元素的合金化,改善材料表面的性能;二能在零件需要强化部部位进行局部处理。所以对节能、节材,提高产品零件的使用寿命具有重大的意义。

近一二十年来,许多国家和地区投入了大量的人力与物力进行了此项目的研究。在基材方面,除研究了多种黑色金属外,还研究了Al合金、Ti合金、Cu合金、Ni基合金等。添加的合金元素有Ni、Cr、W、Ti、Co、Mn、Mo、B等。研究重点有如下四个方面。

1)工艺研究。包括工艺方法、合金元素和工艺参数(激光光斑形状与尺寸、功率、扫描速度)的选配等研究工作。

2)理论分析。激光表面合金化的传热、传热数学模型计算。

3)合会层的组织与性能研究。重点侧重于耐磨性循研究。有的也进行了耐腐蚀及抗氧化的研究。

4)应用研究。如在排气阀门、阀座、高速钢刀具及汽车活塞等零件上的应用。

1.合金层硬度

以WC/Co为添加粉末合金化后,主要获得M6C型碳化物,硬度约为1300HV,由于碳化物量很流,呈细网格分布,基体又为马氏体组织,所以表面硬度达1000HV以上。

Cr3C2合金化以后,组织特征为基体上分布分布着网状碳化物,析出的碳化物为M7C3型,这种碳化物硬度高达2100HV,由于合金碳化物在基体中分布较稀。故表层硬度也只有1000HV左右。

在WC/Co中加入Ni粉以后,合金层中碳化物类型并不发生变化,但基体中出现奥氏体。Ni的加入量越多,奥氏体量越高。硬度也随着下降。激光表面合金化,可以根据合金化成分构控制,得到高硬度的合金层。

2. 激光表商合金化的磨损性能

静载滑动磨损时,在单束斑扫描条件下,以WC/Co合金化时的耐磨性比45钢(淬火态),提高17倍以上,比Cr3C2/Ni-Cr提高12倍。宽带扫描时,用WC/Co合金化后,耐磨性提高28倍。

在冲击磨损条件下,合金化后材料的耐磨性也有很大的提高。WC/Co合金层的耐磨性相当于45钢(淬火态)的6倍。在C/Co中加入Ti20%(质量分数,下同)和TiC30%后,耐磨性也分别提高3仿与5倍。

激光表面合金化的强化机制,是相变硬化、固溶强化和碳化物强化的综合强化结果。WC/Co合金化后基体为马氏体,M6C型碳化物的硬度为1300HV左右,在磨损时,将首先选择性磨损马氏体基体,碳化物渐渐露出磨面,由于碳化物网的支撑作用,所以合金化展表现出极高的耐磨性。

在Cr3C2/Ni-Cr的合金化层中,基材含有较多奥氏体;硬度较低(600~800HV)。在磨损时,基体磨损很快,但一显露出网状碳化物后,因其碳化物M7C3硬度很高(2100HV),就起了很好的支撑作用。呈现了较好的耐磨性。

激光表面合金化的强化,应是相变硬化、固溶强化和碳化物第二相强化的综合效果。而合金层能获得超出基体材料的硬度及大幅度提高耐磨性,主要是碳化物第二相强化的结果,所以在以耐磨性为目的的合金化研究中、碳化物第二相强化是最主要的强化机制。

北京机床研究所张魁武等人,用复合合金粉末激光合金化处理的45钢基无心磨床托板,在生产车间使用,比原来CrWMn钢淬火的托板寿命提高3~4倍。

重庆大学、北京工业大学等单位采用激光表面合金化工艺,用于电地冲棒、无缝钢管穿孔顶头及泥浆泵叶轮等零件的处理,都取得了很好的效果。北京机电研究所曾对拖拉机换向拨叉、螺母攻丝机料道、轴承扩孔模、冲材模、电厂排粉机叶片及铝活塞等零件上的应用研究,都取得了很好的效果。拨叉,料道使用寿命提高10倍以上。冲材模、排粉机叶片使用寿命提高2~3倍。激光表面合金化用于铝活塞环槽强化,经装车试验,运行14.2万km以后拆检结果,头道环槽的侧隙仅为0.11mm,如果减去0.04~0.05mm的原始侧隙,则环槽最大磨损量仅有0.07mm。所以激光表面合金化用于铝合金的强化是十分有效的。

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激光表面热处理激光表面处理分类

根据材料的不同种类,调节激光功率密度、激光辐照时间等工艺参数,增加一定的气氛条件,可进行激光表面淬火(相变硬化)、激光表面熔凝、激光表面合金化等激光表面处理。其特点如下:

1、激光表面淬火,主要通过相变硬化,提高表面硬度和耐磨性;

2、激光表面熔凝,主要通过在高功率密度激光束作用下,材料表面快速熔化并激冷,获得极细晶粒组织,显著提高硬度和耐磨性;

3、激光表面合金化,利用多种方法,将添加元素置于基材表面(或吹人合金化气体),在保护气氛下,激光将二者同时加热熔化,获得与基材冶金结合的特殊合金层。

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材料保护操作方法

常用技术

机械工业中常用的材料保护技术,可按覆层材料类别和保护方法分为:①金属清理;②金属覆层,包括电镀、金属喷涂和表面合金化;③有机覆层,包括涂装;④无机覆层;⑤转化膜,包括的铝阳极氧化,磷化与铬酸盐化、发蓝;⑥电化学保护;⑦暂时性防护。许多种材料保护技术可达到同一保护目的。在选用材料保护技术时,必须进行多方面的比较和考虑,例如锌在铁基金属上的保护覆层,可以采用热浸、喷涂、电镀、表面合金化和富锌涂料涂装等方法。选择保护技术的基本原则是适用性和经济性。

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