
【化】 alumetizing; aluminizing
渗铝(Aluminizing)是一种金属表面改性工艺,指通过高温扩散或化学方法在金属(尤其是钢铁)表面渗入铝元素,形成富铝保护层的技术。其核心目的是提升基体材料的耐高温氧化性、耐腐蚀性及机械性能。
“渗”指元素渗透扩散,“铝”指铝元素。该工艺通过固态、液态或气相方式使铝原子渗入金属表层,形成铝铁合金层(如FeAl、Fe₃Al)。
在材料科学领域常译为“Aluminizing” 或“Aluminisation”(英式拼写),强调铝元素的扩散涂层过程。其原理基于高温下铝原子的扩散行为,符合菲克扩散定律:
$$ J = -D frac{partial c}{partial x} $$
其中 ( J ) 为扩散通量,( D ) 为扩散系数,( frac{partial c}{partial x} ) 为浓度梯度。
将工件浸入熔融铝液,通过界面反应形成涂层。参考《金属热处理手册》,该工艺温度通常为700–800°C,涂层厚度可达20–100 μm。
工件埋入含铝粉、活化剂(如NH₄Cl)及惰性填料的混合物中,在惰性气氛中加热至850–1000°C,铝原子通过气相扩散至表面。据美国材料与试验协会标准ASTM B875 ,此法适用于复杂形状部件。
采用挥发性铝化合物(如AlCl₃)作为传输介质,在真空或保护气氛中沉积铝层,精度高且无污染(参见《表面工程学》期刊,2019年综述。
渗铝层在高温下形成致密Al₂O₃膜,抑制氧向内扩散。例如,电站锅炉管经渗铝后,服役寿命可提升3–5倍(《动力工程材料》,2020。
在含硫、氯介质中,渗铝钢的耐蚀性优于镀锌或不锈钢,广泛应用于石油化工管道(NACE International标准案例。
表面铝铁合金层硬度可达500–700 HV,显著提升耐磨性(《材料科学与工程》,第8版。
渗铝是一种通过化学热处理工艺将铝元素渗入金属工件表层的技术。其核心是通过加热使铝原子扩散到基体材料中,形成具有特殊性能的表面层。以下是关键要点:
工艺原理
将工件置于含铝渗剂中,加热至高温(通常850-1100℃),渗剂分解产生的活性铝原子被吸附并扩散至金属表层。该过程会形成由FeAl₃、FeAl、Fe₃Al等金属化合物组成的连续致密渗层。
主要方法
性能提升
渗铝层显著提高材料抗高温氧化(最高可达900℃)和耐腐蚀(如抗硫化氢、二氧化硫)能力。例如碳钢渗铝后耐硫腐蚀能力提升数十倍。
应用领域
主要用于石油化工管道、火电厂锅炉管(水冷壁/过热器/省煤器)、冶金设备等。可替代部分不锈钢,降低成本约30-50%。
材料适配性
适用于低碳钢、低合金钢及高铬镍合金钢,因碳含量过高会阻碍铝扩散。渗层与基体结合牢固,可进行焊接、弯曲等二次加工。
该技术通过原子级冶金结合实现表面改性,兼具经济效益与性能优势,是工业防腐抗高温领域的重要表面处理手段。
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