Процесс диффузионного насыщения поверхностных слоев стали различными металлами называется

Обновлено: 05.07.2024

процесс, основанный на диффузионном насыщении поверхностных слоёв изделий из металлов и сплавов различными металлами (см. Диффузия). Д. м. проводят, чтобы придать поверхности металлических деталей специальные физико-химические и механические свойства. В зависимости от диффундирующего элемента различают: Алитирование, диффузионное Хромирование, Молибденирование; марганценирование, хромоалитирование, хромотитанирование и другие виды. Диффузионное насыщение возможно из различных фаз: твёрдой, паровой, газовой и жидкой.

Насыщение из твёрдой фазы применяют для железа, никеля, кобальта, титана и др. металлов. В этом случае Д. м. осуществляют различными тугоплавкими металлами (Mo, W, Nb, U и др.), упругость паров которых меньше упругости паров основного металла. Процесс протекает в герметизированном контейнере, в котором обрабатываемые детали засыпаются порошкообразным металлом, в вакууме или в нейтральной среде при 1000—1500°C. Насыщение из паровой фазы применяют для сплавов на основе железа, никеля, молибдена, титана и др. металлов такими элементами, которые имеют более высокую упругость паров, чем насыщаемый металл, например Zn, Al, Cr, Ti и др. Процесс происходит в герметичных контейнерах при разрежении Диффузионная металлизация10 1 —10 -2 н/м 2 , или 10 -1 —10 -4 мм рт. ст., и 850—1600°С, контактным или неконтактным способом. В первом случае паровая фаза возникает при сублимации металла и генерируется вблизи мест контактирования порошкообразного или кускообразного металла с обрабатываемой поверхностью; во втором — генерация паровой фазы происходит на некотором расстоянии от поверхности. Насыщение из газовой фазы производят при Д. м. различных металлов элементами: Al, Cr, Mn, Mo, W, Nb, Ti и др. Диффузии металла предшествуют реакции взаимодействия газообразных химических соединений диффундирующего элемента с основным металлом. Газовой фазой служат галогениды диффундирующих металлов. Газовое насыщение осуществляется в муфельных печах или в печах специальной конструкции при 700—1000°С. Газовая фаза может генерироваться на расстоянии от насыщаемой поверхности (неконтактный способ) и в зоне контакта источника активной фазы с поверхностью металла (контактный способ). Насыщение из жидкой фазы применяют при алитировании, хромировании, цинковании, меднении. Процесс протекает в печах-ваннах, в которых расплав диффундирующего металла или его соли взаимодействуют с поверхностью обрабатываемых изделий при 800—1300°С. Этим методом осуществляют также комплексную Д. м., например хромоалитирование, хромотитанирование, хромоникелирование и т.д.

Д. м. можно получать диффузионный слой толщиной от 10 мкм до 3 мм. Процессы Д. м. позволяют повысить жаростойкость сплавов (например, алитированная сталь имеет жаростойкость до 900°С), абразивную износостойкость (например, хромирование стали У12 увеличивает её износостойкость в 6 раз), сопротивление термоудару, быстрой смене температур, коррозионную стойкость и кислотоупорность и улучшить другие свойства металлов и сплавов.

Лит.: Дубинин Г. Н., Диффузионное хромирование сплавов, М., 1964; Минкевич А. Н., Химико-термическая обработка металлов и сплавов, 2 изд., М., 1965.

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия . 1969—1978 .

Полезное

Смотреть что такое "Диффузионная металлизация" в других словарях:

Диффузионная металлизация — Диффузионное насыщение металлами поверхностное насыщение стали алюминием, хромом, цинком и другими элементами. Один из методов упрочнения материалов. Изделия, обогащённые этими элементами, приобретают ценные свойства к числу которых относятся… … Википедия

диффузионная металлизация — difuzinis metalizavimas statusas T sritis chemija apibrėžtis Metalo paviršiaus įsotinimas (dengimas) kitais metalais, pagrįstas jų difuzija iš aplinkos aukštoje temperatūroje. atitikmenys: angl. diffusion metallization rus. диффузионная… … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

ДИФФУЗИОННАЯ МЕТАЛЛИЗАЦИЯ — см. в ст. Металлизация … Большой энциклопедический политехнический словарь

Металлизация — [metallizing, metal coating] покрытие поверхности изделия или полуфабриката металлами и сплавами для придания физико химических и механических свойств, отличных от свойств металлизированного (исходного) материала. По принципу взаимодействия… … Энциклопедический словарь по металлургии

Диффузионное насыщение металлами — Основная статья: Химико термическая обработка металлов Диффузионное насыщение металлами поверхностное насыщение стали алюминием, хромом, цинком , кремнием и другими элементами. Один из методов упрочнения материалов. Изделия, обогащённые этими… … Википедия

Диффузионное насыщение металлами

Насыщение поверхности стали металлами в ходе их высокотемпературной химико-термической обработки в соответствующих насыщающих средах называется диффузионной металлизацией. Целью такого вида химико-термической обработки является изменение состава, структуры и свойств поверхностного слоя стали путем введения в него таких металлов, как хром, алюминий, титан, цинк, вольфрам, ванадий, ниобий. Диффузионная металлизация, в зависимости от насыщающего элемента, может проводиться в диапазоне температур от 400 до 1700 °С. Техническое исполнение этого вида химико-термической обработки может быть выполнено рядом способов, например, погружением обрабатываемой детали в ванну с расплавленным металлом. Такой метод применим в том случае, когда температура плавления насыщающего металла оказывается значительно ниже температуры плавления стали. В случае необходимости насыщения поверхности стальной детали тугоплавкими металлами возможно использование погружения детали в расплавы солей насыщающего металла, насыщения поверхности детали из газовой фазы, состоящей галогенидов диффундирующего металла, диффузии насыщающего металла путем его испарения из сублимированной фазы, метода циркуляционного газового насыщения и т. п.

Подобная химико-термическая обработка может включать в себя как насыщение только одним элементом, например, насыщение поверхности детали хромом — хромирование, насыщение алюминием — алитирование, так и насыщение группой металлов — хромоалитирование (одновременное насыщение хромом и алюминием), одновременное насыщение поверхности детали металлами и неметаллами — карбохромирование (насыщение поверхности углеродом и хромом). Совместное насыщение поверхности детали рядом элементов может проводиться как одновременно, так и последовательно.

В результате диффузионной металлизации в поверхности стали возникают слои высоколегированных твердых растворов диффундирующих элементов в железе, создавая принципиально иные физико-химические свойства поверхностных, защитных слоев изделия. Изделие, поверхность которого обогащена этими элементами, приобретает ценные свойства, к числу которых относятся высокая жаростойкость, коррозионная стойкость, повышенная износостойкость и твердость.

Алитирование - насыщение поверхности стали алюминием. В результате алитирования сталь приобретает высокую окалиностойкость (до 850 - 900 0 С), так как в процессе нагрева на поверхности алитированных изделий образуется плотная пленка окиси алюминия Al₂O₃, предохраняющая металл от окисления.

Алитирование проводят в порошкообразных смесях (50%Al или ферроалюминия, 49%Al₂O₃ и 1%NH₄CI или 99% ферроалюминия и 1%NH₄CI) при температуре 1000°С и выдержке в течение 8ч. В результате образуется слой в 0,4—0,5 мм, насыщенный алюминием. Алитирование выполняется также металлизацией в расплаве алюминия (с 6—8% железа) при 700—800°С с последующей выдержкой и др. методами.

Структура алитированного слоя представляет собой твердый раствор алюминия в a-железе. Твердость алитированного слоя (на поверхности) до 500 HV, износостойкость низкая. Алитирование поверхности стальных и др. металлических деталей проводится с целью повышения окалиностойкости до температуры 1100°С и сопротивления атмосферной коррозии. Чаще всего алитируются детали из малоуглеродистых аустенитных сталей. При алитировании в течение 12 ч при 1100°С у стали с 0,06 % углерода толщина слоя составляет 1 мм, у стали с 0,38 % углерода — менее 0,9 мм. Содержание алюминия в насыщенном слое может достигать 40–50 %, однако при превышении его концентрации 30% отмечается повышенная хрупкость слоя и для выравнивания его концентрации по сечению поверхностного слоя обычно выполняется термическая обработка жаропрочных сплавов.

Алитирование применяют также при изготовлении клапанов автомобильных двигателей, лопаток и сопел газовых турбин, деталей аппаратуры для крекинга нефти и газа, труб пароперегревателей, печной арматуры и т. п. Алитирование в расплавленном алюминии широко пользуются вместо горячего цинкования (листы, проволока, трубы, строит, детали).

Хромирование — способ химико-термической обработки, состоящий в высокотемпературном (900–1300°С) диффузионном насыщении поверхности обрабатываемой детали хромом в насыщающих средах с целью придания ей жаростойкости (до 800°С), коррозионной стойкости в пресной и морской воде, растворах солей и кислот, эрозионной стойкости. Диффузионное насыщение поверхности стали хромом, также уменьшает скорость ползучести материала, повышает его сопротивление термическим ударам. Хромирование также повышает предел выносливости стали при комнатных и повышенных температурах, что связано с возникновением в слое сжимающих напряжений.

Хромирование сталей, содержащих свыше 0,3 - 0,4%С, повышает также твердость и износостойкость. Диффузионный слой, получаемый при хромировании технического железа, состоит из твердого раствора хрома в a-железе. Карбидный слой обладает высокой твердостью. Твердость слоя, полученного хромирования железа, 250 - 300 HV, а хромированием стали - 1200 - 1300 HV.

Хромированию подвергаются стали различных классов — ферритных, перлитных и аустенитных, сталей различного назначения.

Структура хромированного слоя напрямую зависит от содержания в стали углерода. Если в малоуглеродистых сталях этот слой обычно состоит из твердого раствора замещения хрома в a -железе, то в случае высокоуглеродистых материалов может образовываться слой карбидов, состоящий, например, для сталей с 0,8–1,0 % углерода из карбидов Сr₂₃С₆, расположенных в верхних слоях насыщенной хромом поверхности и карбида Cr₇С₃ лежащего ниже. Под карбидными слоями располагается эвтектоидный слой, состоящий из троостита и карбида Cr₇С₃. Кроме углерода на параметры хромированного слоя влияет легирующие элементы. Содержащиеся в стали все карбидообразующие элементы - вольфрам, молибден, титан, ванадий и т. д., увеличивают глубину хромированного слоя, элементы расширяющие аустенитную область — никель, кобальт — уменьшают глубину хромирования. Это связано с особенностями диффузии хрома в a -Fe и g -Fe. С одной стороны, скорость диффузии атомов хрома в a -железе значительно выше, чем в аустените, с другой, — при легировании вольфрамом, молибденом и другими карбидообразующими элементами содержание хрома в стали в исходном, до химико-термической обработки, состоянии превосходит его концентрацию в сталях углеродистых или легированных, например, только никелем.

Твердость насыщенной хромом поверхности у средне- и высокоуглеродистых сталей, то есть тогда, когда хром в поверхности находится в виде слоя карбидов, составляет 12000–13000МПа. Твердость хромированного слоя у низкоуглеродистых сталей, когда хром находится в твердом растворе, не превышает 1500–3000МПа.

Наиболее широко применяется метод диффузионного хромирования в порошках, содержащих хром или феррохром и активные добавки в виде галогенидов аммония (контактный метод). При этом подвергающиеся химико-термической обработке детали укладываются в специальные контейнеры (ящики) с двойными крышками для повышения герметичности и подвергаются высокотемпературным нагревам в соответствующих смесях в течение 6–12 ч. Особо широкое применение этого метода объясняется простотой применяемого оборудования, отсутствием необходимости создания специальных производств и участков.

Кроме однокомпонентного насыщения поверхности стали хромом достаточно широкое применение нашли процессы совместного насыщения: углеродом и хромом — карбохромирование, хромом и кремнием — хромосилицирование, хромом и алюминием — хромоалитирование.

Карбохромирование — это процесс последовательного насыщения поверхности детали углеродом, а затем хромом, способствующий повышению твердости, износостойкости, жаропрочности, коррозионной стойкости материала. Режимы и способы данной химико-термической обработки соответствуют режимам и способам цементации и хромирования изделий.

Хромосилицирование — это одновременное насыщение поверхности детали хромом и кремнием. Температура хромосилицирования составляет, в зависимости от состава обрабатываемого материала и способа хромосилицирования, 900–1200 °С. Детали, подвергшиеся хромосилицированию, по сравнению с хромированными деталями, обладают повышенной окалиностойкостью и кислотостойкостью, повышенным сопротивлением эрозии в области высоких температур.

Хромоалитирование — это совместное или последовательное насыщение поверхности детали хромом и алюминием. Температура процесса находится в пределах 900–1200°С. Хромоалитирование проводится для создания в поверхности детали слоев с повышенной жаростойкостью, достигающей 900°С, и эрозионной стойкостью. В зависимости от требований, предъявляемых к обрабатываемому изделию, возможно получение хромоалитированных слоев с различными соотношениями диффундирующих элементов.

Титанирование — процесс диффузионного насыщения поверхности сталей титаном. Насыщение осуществляется при температурах порядка 1100°С, глубина насыщения обычно не превышает 0,3 мм. С помощью титанирования стальным деталям придается исключительно высокая коррозионная стойкость, характерная для титана главным образом в средах различных кислот. Титанирование может проводиться в твердых (порошкообразных), жидких и газообразных насыщающих средах. Процесс по технологическим и химическим особенностям близок к хромированию — так же, как при хромировании, в поверхностных слоях малоуглеродистых сталей в процессе насыщения их титаном создается a -твердый раствор титана в железе, который содержит до 30 % титана. Также возможно образование в поверхностном слое сталей интерметаллидного соединения TiFе₂. В сталях с высоким содержанием углерода в поверхностных слоях дополнительно образуются карбидные соединения, резко повышающие твердость насыщенного слоя.

Цинкование — процесс диффузионного насыщения поверхности детали цинком. Химико-термические методы цинкования включают в себя горячее цинкование или цинкование погружением, цинкование в порошке цинка — шерардизация, цинкование в парах цинка. Кроме этих методов используется электролитическое цинкование, металлизация напылением и нанесение цинкосодержащих красок. Цинкование — процесс, способствующий резкому повышению коррозионной стойкости. Цинк, по отношению к железу являясь электроположительным металлом, тормозит коррозию поверхности детали. Под воздействием атмосферной влаги на цинкованной поверхности стальной детали образуется слой карбонатов и оксидов цинка, оказывающий также защитное действие. Температура цинкования зависит от способа проведения операции. Так, при цинковании в порошках температура процесса колеблется в пределах 370–430 °С, при цинковании погружением — 430–470 °С. Также широк интервал времени выдержки при цинковании. Если при цинковании в порошковых смесях слой толщиной около 0,1 мм достигается в среднем за 10 часов, то при цинковании погружением толщину покрытия в 0,3 мм получают за 10 секунд процесса.

Горячее цинкование считается одним из самых надежных, экономичных и потому распространенных методов защиты железа и стали от коррозии. Для металлоконструкций горячее цинкование является, бесспорно, самым распространенным видом покрытия. Толщина цинкового слоя колеблется от 40 до 85 мкм.

В зависимости от режима насыщения в диффузионном слое на поверхности железа может образоваться η-фаза (твердый раствор железа в цинке), далее слой интерметаллидных фаз FeZn₁₃, FeZn₇, Fe₃Zn₁₀, а ближе к сердцевине — твердый раствор цинка в железе.

Для повышения коррозионной стойкости различных изделий (листы, трубы, проволока, посуда, аппаратура для получения спиртов, холодильников, газовых компрессоров и т. д.) чаще применяют цинкование путем погружения изделий в расплав цинка.

Диффузия хрома, алюминия и других металлов протекает значительно медленнее, чем углерода и азота, потому что углерод и азот образуют с железом растворы внедрения, а металлы - растворы замещения. При одинаковых температурных и временных условиях диффузионные слои при металлизации в десятки, а то и в сотни раз более тонкие, чем при цементации. Такая малая скорость диффузии препятствует широкому распространению процессов диффузионного насыщения в промышленности, так как процесс является дорогостоящим, его проводят при высоких температурах (1000-1200°C) длительное время. Только особые свойства слоя и возможность экономии легирующих элементов при использовании процессов диффузионной металлизации обусловливает их применение в промышленности.

Список рекомендуемой литературы.

1.Материаловедение. Учебник для вузов. Под ред. Б.Н.Арзамасова. 3-изд., перераб. и дополненное. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2001. 648с.

2.Солнцев Ю.П., Пряхин Е.И. Вайткун Ф. Материаловедение: Учебник для вузов. Изд. 2-е перераб. и доп. СПб.: Химиздат, 2002 –696с.

1.Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение – М.; Машиностроение, 1990 г.

2.Журавлев В.В., Николаева О.И. Машиностроительные стали – справочник. – М.; Машиностроение, 1992 г.

3.Марочник сталей и сплавов. Под ред. Сорокина В.Г. – М.; Машиностроение, 1989 г.

4.Металловедение и термическая обработка. Методический практикум по лабораторным работам.

Диффузионное насыщение металлами — поверхностное насыщение стали алюминием, хромом, цинком , кремнием и другими элементами. Один из методов упрочнения материалов.

Изделия, обогащённые этими элементами, приобретают ценные свойства к числу которых относятся высокая жаростойкость, коррозионная стойкость, повышенная износостойкость и твёрдость.

Содержание

Методы насыщения

Твёрдая диффузионная металлизация

Металлизатором является ферросплав с добавлением хлористого аммония (NH₄Cl).В результате реакции металлизатора с HCl или Cl₂ образуются летучие соединение хлора с металлом(AlCl₃,CrCl₂, SiCl₄ и так далее), которое в результате контакта с металлической поверхностью диссоциирует с образованием свободных атомов.

Жидкая диффузионная металлизация

Данный вид металлизации проводят погружением детали в расплавленный металл, если диффундирующий металл имеет низкую температуру плавления.

Газовая диффузионная металлизация

Проводят в газовых средах, состоящих из галогенных соединений диффундируещего элемента.

Достоинства диффузионного насыщения металлов

Поверхность диффузионно-металлизированной детали обладает высокой жаростойкостью, поэтому жаростойкие изделия изготавливают из простых углеродистых сталей с последующим алитированием, хромированием силицированием. Исключительно высокой твёрдостью (до HV 2000) обладают и высоким сопротивлением абразивному износу обладают борированные слои, вследствие образования на поверхности высокотвёрдых боридов железа - FeB и Fe₂B; однако борированный слои очень хрупкие.

Недостатки диффузионного насыщения металлов

Диффузия хрома, алюминия и других металлов протекает значительно медленнее, чем углерода и азота, потому что углерод и азот образуют с железом растворы внедрения, а металлы - растворы замещения. При одинаковых температурных и временных условиях диффузионные слои при металлизации в десятки, а то и в сотни раз более тонкие, чем при цементации. Такая малая скорость диффузии препятствует широкому распространению процессов диффузионного насыщения в промышленности, так как процесс является дорогостоящим и его проводят при высоких температурах (1000-1200 °C) длительное время. Только особые свойства слоя и возможность экономии легирующих элементов при использовании процессов диффузионной металлизации обусловили некоторое их применение в промышленности.

Источники

Ю. М. Лахтин, В. П. Леонтьева «Материаловедение» издательство «Машиностроение» 1990.
А.П. Гуляев "Металловедение" Москва издательство "Металлургия" 1977.

Металлургия
Материаловедение
Металловедение
Упрочнение поверхностей

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Диффузионное насыщение металлами" в других словарях:

покрытие диффузионное — Покрытие, создаваемое диффузионным насыщением поверхности металлов или сплавов (реже — неметаллов) одним или несколькими химическими элементами. Производится предварительным нанесением материала покрытия на защищаемую по верхность каким… … Справочник технического переводчика

Металлизация — … Википедия

Технологии упрочнения металлов — Большинство деталей машин работают в условиях изнашивания, кавитации, циклических нагрузок, коррозии при криогенных или высоких температурах, при которых максимальные напряжения возникают в поверхностных слоях металла, где сосредоточены основные… … Википедия

Методы упрочнения машин — Большинство деталей машин работают в условиях изнашивания, кавитации, циклических нагрузок, коррозии при криогенных или высоких температурах, при которых максимальные напряжения возникают в поверхностных слоях металла где сосредоточнены основные… … Википедия

Диффузионная металлизация — процесс, основанный на диффузионном насыщении поверхностных слоёв изделий из металлов и сплавов различными металлами (см. Диффузия). Д. м. проводят, чтобы придать поверхности металлических деталей специальные физико химические и… … Большая советская энциклопедия

цементация — и; ж. 1. Закрепление грунтов, каменных и бетонных кладок путём нагнетания в их щели, скважины цементного раствора. Ц. скважин. 2. Техн. Процесс извлечения из растворов золота, серебра, меди их вытеснением (как более электроположительных) менее… … Энциклопедический словарь

КОРРОЗИОННОСТOЙКИЕ МАТЕРИАЛЫ — обладают повыш. стойкостью к коррозии; применяются для изготовления деталей, узлов, аппаратов и конструкций, работающих в коррозионноактивных средах без дополнит. мер защиты от коррозии. К К. м. относят собственно К. м., а также антикоррозионные… … Химическая энциклопедия

Диффузионная металлизация

Диффузионное насыщение металлами — поверхностное насыщение стали алюминием, хромом, цинком и другими элементами. Один из методов упрочнения материалов.

Изделия, обогащённые этими элементами, приобретают ценные свойства к числу которых относятся высокая жаростойкость, корозионная стойкость, повышенная износостойкость и твёрдость.

Поверхность диффузионно-металлизированной детали обладает высокой жаростойкостью, поэтому жаростойкие изделия изготавливают из простых углеродистых сталей с последующим алитированием, хромированием силицированием. Исключительно высокой твёрдостью (до HV 2000) обладают и высоким сопротивлением абразивному износу обладают борированные слои, вследствии образования на поверхности высокотвёрдых боридов железа - FeB и Fe₂B; однако борированный слои очень хрупкие.

Диффузия хрома, алюминия и других металлов протекает значительно медленнее, чем углерода и азота, потому что углерод и азот образуют с железом растворы внедрения, а металлы - растворы замещения. При одинаковых температурных и временных условиях диффузионные слои при металлизации в десятки, а то и в сотни раз более тонкие, чем при цементации. Такая малая скорость диффузии препятствует широкому распространению процессов диффузионного насыщения в промышленности, так как процесс является дорогостоящим и его проводят при высоких температурах (1000-1200° С) длительное время. Только особые свойства слоя и возможность экономии легирующих элементов при использовании процессов диффузионной металлизации обусловили некоторое их применение в промышленности.

Технология диффузионной металлизации и ее виды

При помощи диффузионной металлизации можно насытить поверхностный слой стали или другого металла практически любым из диффундирующих элементов, получая при этом более крепкий, износоустойчивый, жаропрочный и химически устойчивый слой.

Диффузионной металлизацией принято называть метод обработки сталей либо других металлов и сплавов, при которой поверхностный слой изменяется внедрением молекул других элементов. Все это происходит при очень высоких температурах в специальной среде. Результатом такой обработки является физическое укрепление слоя, а также повышение его жаростойкости, увеличение сопротивляемости процессу коррозии – поверхность менее изнашивается во время эксплуатации.

В отличие от нитроцементации и цианирования, где атомы углерода с азотом непосредственно внедряются в кристаллическую решетку стали, диффузионная металлизация предполагает более сложный процесс, когда атомы других элементов образуют со сталью так называемые растворы замещения, поэтому такой процесс длительный и требует применение более высоких температур, превышающих 1000 градусов по Цельсию.

Описание технологии и ее назначение

Метод диффузионной металлизации позволяет получить обработанную толщину слоя стали от 10 микрон до 3 миллиметров. Вне зависимости от того, каким металлом насыщают поверхностный слой носителя, технология получения имеет несколько сходных этапов:

Физическая очистка детали, которая будет подвержена диффузионной металлизации. На этом этапе с поверхности удаляются любая грязь, пыль, жировые образования и слой окисла.
Помещение изделия в рабочую среду. Это может быть окунание в жидкий расплав, засыпка металлсодержащими порошками, распыление металла на поверхность детали.
В некоторых случаях, как при диффузии алюминия, присутствует этап нанесения жаропрочного покрытия поверх распыленного на заготовку расплава.
Помещение внутрь специальной печи, где создается высокая температура, иногда превышающая 1000 градусов по Цельсию. На этом этапе под термическим воздействием печи атомы проникают в поверхностный слой изделия, что может длиться очень долго.
После обработки деталь достают из бокса, промывают, проводят удаление остатков порошка.

Чтобы заготовка имела хороший вид (особенно это касается металлизации декоративных элементов), ее следует подвергнуть дополнительной обработке методом механической полировки.

Виды диффузионной металлизации

Классификацию видов диффузионной металлизации можно провести по нескольким признакам. В первую очередь по типу металла, который будет посредством диффузии проникать внутрь поверхностного слоя. Здесь выделяют:

Алитирование, когда термохимическим способом деталь насыщают атомами алюминия.
Хромирование – диффузионное насыщение стали атомами хрома.
Титанирование – внедрение атомов титана в поверхностный слой стали.
Цинкование, когда термохимическим способом металлическую деталь насыщают элементарными частицами цинка.
Силицирование – диффузионное насыщение стали кремнием.
Борирование – получение высокопрочного поверхностного слоя металла путем внедрения туда атомов бора диффузионным способом.

По состоянию среды, где протекает обработка металла диффузионным способом, металлизация проводится:

в твердой среде;
в жидкой среде;
в газообразной среде.

Твердая металлизация

Этот тип металлизации проводят посредством использования активной твердой среды на основе ферросплавов. Под эту категорию подпадают ферросилиций, ферроалюминий, феррохром (перечисленные компоненты вводят в рабочую область как порошки), плюс к ним еще добавляют аммоний хлористый (NH4Cl), не превышающий 5% от общей массы твердого компонента. Засыпанные порошком детали помещают внутрь специальной печи. Насыщение в твердой среде проводят для стали, кобальта, никеля, титана и других металлов при температуре от 1000 до 1500 градусов по Цельсию.

При повышении температуры до рабочего уровня аммоний хлористый начинает вступать в реакцию с ферросплавом, результатом чего является выделение нестойких термических хлоридов металла CrCI2, AlCI3, SiCI4 и других. Эти хлориды, соприкасаясь со стальной поверхностью, начинают диссоциировать. Выделяется химически активный элемент, который проникает в поверхностный слой изделия, насыщая его.

Жидкая металлизация

Диффузионное насыщение в жидкой среде применяют, когда необходимо провести цинкование, хромирование, меднение, алитирование. Для этого используют так называемые ванны-печи, куда помещен расплав, который будет диффундировать, либо соль этого металла. Необходимые для обработки детали помещают в эту жидкую среду при температуре от 800 до 1300 градусов по Цельсию.

Жидким методом можно осуществить диффузионную металлизацию одновременно несколькими элементами. При комплексной металлизации получают такие типы покрытия, как хромоникелирование, хромоалитирование, хромотитанирование.

Газовая металлизация

Диффузию газовой средой проводят для стали и других металлов такими элементами, как молибден, хром, алюминий, титан, ниобий, вольфрам. Химические газообразные соединения этих элементов при соприкосновении с основным металлом вступают с ним в реакцию, и результатом этого является диффузия. Газовой средой обычно выступают галогениды металлов, атомы которых должны проникнуть внутрь поверхностного слоя металлического изделия.

Металлизацию газовую проводят в печах муфельного типа или в специализированной конструкции, где поддерживается температура порядка 700–1000 градусов по Цельсию.

Процесс диффузионной металлизации сопряжен с опасными для здоровья факторами, поэтому следует придерживаться правил техники безопасности и применять средства индивидуальной защиты.

Плюсы и минусы диффузионного насыщения металлов

Применяя диффузионную металлизацию, в поверхностный слой металлического изделия можно внедрить практически любой диффундирующий элемент – это следует отнести к положительным аспектам метода.

Отрицательные же аспекты, которые не позволяют широко использовать такую обработку на предприятиях, следующие:

скорость диффузии очень мала и требует многих часов обработки;
поддержание высоких температур ведет к серьезным затратам энергии;
из-за повышенного нагрева деталь подвергается деформации;
полученный слой уступает по показаниям защиты слоям, получаемым менее затратными методами, например нитроцементацией.

Читайте также: