材料防护一二章.pptx

绪论绪论 控制高温腐蚀的措施控制高温腐蚀的措施 控制电化学腐蚀技术概论控制电化学腐蚀技术概论 电镀电镀1234 热浸镀热浸镀5 6表面氧化与磷化表面氧化与磷化 6 第一章第一章 绪论绪论 一、金属防蚀的重要性一、金属防蚀的重要性 金属的腐蚀问题遍及国民经济的各个部门及人民生活的各金属的腐蚀问题遍及国民经济的各个部门及人民生活的各个领域。腐蚀造成的损失是惊人的，全世界每年因腐蚀世个领域。腐蚀造成的损失是惊人的，全世界每年因腐蚀世界每年因腐蚀造成的损失达一亿吨以上，约占金属年产量界每年因腐蚀造成的损失达一亿吨以上，约占金属年产量的的20%20%30%30%。据七十年代统计表明，一些工业发达。据七十年代统计表明，一些工业发达 国家因国家因腐蚀造成的经济损失竟占国民生产总值的腐蚀造成的经济损失竟占国民生产总值的2%-4%2%-4%。其次，防蚀的重要性还表现在生产及科学技术的发展其次，防蚀的重要性还表现在生产及科学技术的发展上。为提高生产效率，节约能源，生产过程的强化及上。为提高生产效率，节约能源，生产过程的强化及新兴技术领域的开发（海洋、核能、空间），及设备新兴技术领域的开发（海洋、核能、空间），及设备参数不断提高（高温、高压、高速、强介质等），从参数不断提高（高温、高压、高速、强介质等），从而使金属材料的腐蚀问题更突出，且常成为发展某项而使金属材料的腐蚀问题更突出，且常成为发展某项技术的关键。技术的关键。根据腐蚀是发生在金属与介质之间界面上的物理化学过根据腐蚀是发生在金属与介质之间界面上的物理化学过程这一特点，防止金属腐蚀可以从控制程这一特点，防止金属腐蚀可以从控制金属本身、控制环金属本身、控制环境和控制界面境和控制界面三个方面考虑。三个方面考虑。因此，金属防蚀技术主要包括以下途径因此，金属防蚀技术主要包括以下途径：研究耐腐蚀研究耐腐蚀材料；腐蚀环境处理；表面防蚀处理；采用电化学保护技材料；腐蚀环境处理；表面防蚀处理；采用电化学保护技术；合理选材和设计装置的结构术；合理选材和设计装置的结构。其中以表面防蚀处理与其中以表面防蚀处理与国民经济各部门联系最密切、应用最广泛。国民经济各部门联系最密切、应用最广泛。二、金属防蚀技术的主要途径二、金属防蚀技术的主要途径 1 1、材料方面材料方面：研究耐蚀材料，在不同的腐蚀环境中采用研究耐蚀材料，在不同的腐蚀环境中采用的耐蚀材料不同。的耐蚀材料不同。2 2、环境方面环境方面：控制环境介质的成分、温度、控制环境介质的成分、温度、PHPH、湿度、湿度 等，降低介质的腐蚀性。等，降低介质的腐蚀性。3 3、电化学保护电化学保护：采用电化学保护的方法，提高材料的使采用电化学保护的方法，提高材料的使用寿命。用寿命。4 4、覆盖层保护覆盖层保护：采用电镀、热镀、化学转化处理等方法采用电镀、热镀、化学转化处理等方法隔隔离环境与介质，从而提高材料耐蚀性。离环境与介质，从而提高材料耐蚀性。三、材料防护的分类方法三、材料防护的分类方法 第二章第二章 控制高温腐蚀的措施控制高温腐蚀的措施第一节第一节 合理选材合理选材所谓合理选材就是正确选择使用和设计耐高温腐蚀合金。所谓合理选材就是正确选择使用和设计耐高温腐蚀合金。(1)(1)必须全面考虑工件在工作時所承受的各种载荷对材必须全面考虑工件在工作時所承受的各种载荷对材料的要求，在考虑解决耐蚀性时必须考虑材料在不同状料的要求，在考虑解决耐蚀性时必须考虑材料在不同状态及不同负荷条件下的具体耐蚀性。态及不同负荷条件下的具体耐蚀性。（2 2）选择耐高温氧化的金属材料，除了考虑力学性能）选择耐高温氧化的金属材料，除了考虑力学性能外，还要考虑该材料的长期的耐氧化温度指数能否满足外，还要考虑该材料的长期的耐氧化温度指数能否满足使用要求。使用要求。（3 3）要注意到使用时的特殊要求。例如焊接的板材应）要注意到使用时的特殊要求。例如焊接的板材应无内腐蚀倾向，以免由于内氧化造成焊接裂纹。无内腐蚀倾向，以免由于内氧化造成焊接裂纹。设计要求负载寿命环境介质设计内容组织成分工艺组成温度以形成热力学稳定的合金表面和形成抗蚀层为要求以抗蚀的各种合金元素均匀分布为原则以确保成分、组织设计最佳性能的获得为标准 防蚀层的选择：防蚀层的选择：AlAl2 2O O3 3,Cr,Cr2 2O O3 3,SiO,SiO2 2或具有尖晶石结或具有尖晶石结构的构的NiCrNiCr2 2O O4,4,NiAlNiAl2 2O O4,4,CoCrCoCr2 2O O4,4,FeCrFeCr2 2O O4,4,还有优良抗还有优良抗震性能的震性能的NiO,NiCrNiO,NiCr2 2O O4.4.在冶金及机械制造工业中，金属的在冶金及机械制造工业中，金属的热加工、热处理、热加工、热处理、焊接焊接等工艺都必须对金属进行高温加热，自然会产生高等工艺都必须对金属进行高温加热，自然会产生高温腐蚀问题，此时如能正确地控制和选择加热气氛，既温腐蚀问题，此时如能正确地控制和选择加热气氛，既可使上述工艺顺利地完成又可以避免或滞缓高温腐蚀。可使上述工艺顺利地完成又可以避免或滞缓高温腐蚀。第二节第二节 控制环境介质控制环境介质例如例如热加工热加工:钢锭及钢坯加热炉目前既有采用钢锭及钢坯加热炉目前既有采用固体燃料固体燃料又有又有采用采用液体燃料液体燃料和和气体燃料气体燃料的。各种燃料的燃烧产物成分不的。各种燃料的燃烧产物成分不尽相同尽相同,但燃气中的但燃气中的CO2CO2、COCO、过剩的氧等组分均对钢产生、过剩的氧等组分均对钢产生高温腐蚀作用。如果钢坯加热炉的气氛为弱氧化甚至为弱高温腐蚀作用。如果钢坯加热炉的气氛为弱氧化甚至为弱还原性气氛，则会大大降低烧损，提高钢的质量。还原性气氛，则会大大降低烧损，提高钢的质量。在在热处理热处理工艺中，控制加热介质以改善钢件表面质量、进工艺中，控制加热介质以改善钢件表面质量、进行特种热处理的常用手段。目前常用的加热介质有行特种热处理的常用手段。目前常用的加热介质有真空、真空、惰性气体、保护性气体、熔盐和固态填料。惰性气体、保护性气体、熔盐和固态填料。焊接焊接时使用时使用气体保护焊气体保护焊，防止焊接熔化区金属的氧防止焊接熔化区金属的氧化和高温腐蚀。化和高温腐蚀。我们把在金属表面上形成耐蚀层或隔离层的防护我们把在金属表面上形成耐蚀层或隔离层的防护方法统称为表面涂层法。相应地耐蚀层或隔离层称为方法统称为表面涂层法。相应地耐蚀层或隔离层称为表面涂层。对耐高温腐蚀涂层的要求是它能经受得住表面涂层。对耐高温腐蚀涂层的要求是它能经受得住高温化学作用或高温环境介质的其他物理作用并且与高温化学作用或高温环境介质的其他物理作用并且与基体金属有良好的结合力。耐高温腐蚀涂层按其与基基体金属有良好的结合力。耐高温腐蚀涂层按其与基体金属间的结合情况大致分为两类：体金属间的结合情况大致分为两类：一、表面合金化涂层一、表面合金化涂层 二、表面薄膜涂层二、表面薄膜涂层第三节第三节 耐高温腐蚀涂层耐高温腐蚀涂层形成表面合金化涂层的方法是将金属件放入特定的活性形成表面合金化涂层的方法是将金属件放入特定的活性化学介质中，使二者间发生界面反应和化学介质中，使二者间发生界面反应和/或扩散反应，改或扩散反应，改变金属工件表面层的化学成分、结构和组织，从而获得变金属工件表面层的化学成分、结构和组织，从而获得在给定介质中具有高耐蚀性表面层的方法。在给定介质中具有高耐蚀性表面层的方法。一、表面合金化涂层一、表面合金化涂层 按照生成机制，表面合金化涂层又可分为两类，按照生成机制，表面合金化涂层又可分为两类，第一类是利用界面化学反应生成具有高耐蚀性的化学第一类是利用界面化学反应生成具有高耐蚀性的化学反应产物膜层，此时环境介质中发生界面化学反应的反应产物膜层，此时环境介质中发生界面化学反应的是非金属元素组元，它们与基体金属元素形成的化合是非金属元素组元，它们与基体金属元素形成的化合物构成表面涂层。用这种方法形成的表面涂层的特点物构成表面涂层。用这种方法形成的表面涂层的特点是涂层与基体金属间是涂层与基体金属间有比较明确的相界面有比较明确的相界面。第二类表面合金化涂层称之为第二类表面合金化涂层称之为扩散型涂层扩散型涂层。它是它是通过把金属工件放置在含有欲使金属表面层增添的元通过把金属工件放置在含有欲使金属表面层增添的元素和催化剂的介质中，依靠特定的界面化学反应和物素和催化剂的介质中，依靠特定的界面化学反应和物理扩散，形成含特定化合物相的金属表面层而获得的。理扩散，形成含特定化合物相的金属表面层而获得的。由于欲增添元素是通过由于欲增添元素是通过扩散方式扩散方式进入（渗入）金属内进入（渗入）金属内部的，这类表面涂层在金属工件原始表面之内形成，部的，这类表面涂层在金属工件原始表面之内形成，可以称之为扩散型表面涂层可以称之为扩散型表面涂层。（无明确的相界面）。（无明确的相界面）（1 1）基体金属表面提供扩散元素的原子。）基体金属表面提供扩散元素的原子。（2 2）使扩散元素的原子处于活化状态。）使扩散元素的原子处于活化状态。（3 3）活化原子向基体金属内部的扩散或反应扩散。）活化原子向基体金属内部的扩散或反应扩散。1 1、扩散型涂层的形成机理、扩散型涂层的形成机理 固体粉末或料浆（由固体粉末加稀释剂组成）主要由固体粉末或料浆（由固体粉末加稀释剂组成）主要由填充料（填充料（AlAl2 2O O3 3）、欲渗金属粉末（铝粉或铝铁合金粉）、欲渗金属粉末（铝粉或铝铁合金粉）和活化剂（一般为和活化剂（一般为NHNH4 4ClCl）组成。）组成。加热时，活化剂首先发生热分解反应：加热时，活化剂首先发生热分解反应：2NH2NH4 4ClCl（s s）N N2 2(g)+3H(g)+3H2 2(g)+2HCl(g)(g)+2HCl(g)下面以下面以固体粉末法或料浆法固体粉末法或料浆法钢件渗铝为例说明渗层形成机理。钢件渗铝为例说明渗层形成机理。2Al(S)+2HCl(g)2AlCl(g)+H 2Al(S)+2HCl(g)2AlCl(g)+H2 2(g)(g)Al(s)+2HCl(g)ALCl Al(s)+2HCl(g)ALCl2 2(g)+H(g)+H2 2(g)(g)2Al(s)+6HCl(g)2AlCl 2Al(s)+6HCl(g)2AlCl3 3(g)+3H(g)+3H2 2(g)(g)铝的氯化物主要通过还原反应或热分解反应把铝沉淀到金铝的氯化物主要通过还原反应或热分解反应把铝沉淀到金属表面上去。属表面上去。AlClAlCl2 2+H+H2 2AlAl+2HCl AlCl+2HCl AlCl2 2AlAl+Cl+Cl2 2HClHCl与与AlAl反应，生成铝的氯化物反应，生成铝的氯化物 铝与氧的化学亲和势较大，在室温下纯铝与氧的化学亲和势较大，在室温下纯AlAl表面就表面就可形成厚约可形成厚约20002000的致密的的致密的AlAl2 2O O3 3保护膜层，该膜层与基保护膜层，该膜层与基体结合牢固，可阻滞基体的进一步氧化。当钢中含铝体结合牢固，可阻滞基体的进一步氧化。当钢中含铝量在量在8%8%以上时，其表面也可形成致密的具有良好耐蚀以上时，其表面也可形成致密的具有良好耐蚀性和耐热性能的氧化铝薄膜。性和耐热性能的氧化铝薄膜。2 2、渗铝、渗铝（1 1）渗铝法：渗铝的方法较多，主要有）渗铝法：渗铝的方法较多，主要有 粉末法粉末法料浆法料浆法 气体法气体法 热镀热镀扩散法扩散法 电泳电泳扩散法扩散法 喷镀喷镀扩散法扩散法 一般来说，渗铝层的内层是含铝的铁素体，这种铁一般来说，渗铝层的内层是含铝的铁素体，这种铁素体中含碳量及含其它合金元素的量都很少。素体中含碳量及含其它合金元素的量都很少。也就是说，渗铝后将导致渗层及其附近的基体组织也就是说，渗铝后将导致渗层及其附近的基体组织中合金元素和碳的再分配，如钢中碳及合金元素含量较中合金元素和碳的再分配，如钢中碳及合金元素含量较高，则在渗铝层下面会形成一个碳和合金元素的富化区。高，则在渗铝层下面会形成一个碳和合金元素的富化区。总之，采用不同的基体材料和渗镀工艺，得到的渗层组总之，采用不同的基体材料和渗镀工艺，得到的渗层组织和含铝量是不同的。织和含铝量是不同的。一般的规律是：一般的规律是：外层为含铝量较高的相，靠近基体外层为含铝量较高的相，靠近基体的是含铝量最低的相。在两种相层之间有时存在两相的的是含铝量最低的相。在两种相层之间有时存在两相的混合物层。混合物层。（2 2）渗铝层的组织）渗铝层的组织 渗铝的钢件能耐高温氧化和耐渗铝的钢件能耐高温氧化和耐H H2 2S S、SOSO2 2、COCO2 2、H H2 2COCO3 3、硝酸、液氨、水煤气的腐蚀。特别是耐、硝酸、液氨、水煤气的腐蚀。特别是耐H H2 2S S腐蚀腐蚀的能力更为突出，可使腐蚀量下降两个数量级。渗铝钢的能力更为突出，可使腐蚀量下降两个数量级。渗铝钢材之所以具有优良的耐氧化性能，主要是因为在渗铝层材之所以具有优良的耐氧化性能，主要是因为在渗铝层表面形成了一层稳定而致密的表面形成了一层稳定而致密的AlAl2 2O O3 3膜。膜。由于渗铝钢材在高温下使用时渗铝层中的铝还会继由于渗铝钢材在高温下使用时渗铝层中的铝还会继续向钢材内部扩散，因此渗层具备耐高温氧化性能。续向钢材内部扩散，因此渗层具备耐高温氧化性能。（3 3）渗铝层的性能）渗铝层的性能 3 3、渗铬、渗铬 在钢铁表面上形成的渗铬层具有优越的在钢铁表面上形成的渗铬层具有优越的耐高温耐高温气体腐蚀和溶液腐蚀气体腐蚀和溶液腐蚀的性能，这样渗铬层比电镀铬的性能，这样渗铬层比电镀铬层要厚、致密无比，并可在形状复杂的工件上得到层要厚、致密无比，并可在形状复杂的工件上得到均匀的渗层，渗层与基体的结合也十分牢固。在中均匀的渗层，渗层与基体的结合也十分牢固。在中碳及高碳钢上形成的渗铬层还具有很高的碳及高碳钢上形成的渗铬层还具有很高的表面硬度、表面硬度、耐磨性和抗疲劳性能，耐磨性和抗疲劳性能，也有一定的耐蚀性。也有一定的耐蚀性。在钢铁上形成渗铬层的主要方法有：在钢铁上形成渗铬层的主要方法有：粉末法（固渗法）粉末法（固渗法）、气体法和熔盐法。、气体法和熔盐法。粉末法（粉末法（D.A.LD.A.L法）：将工件包裹在粉末渗剂中，渗剂法）：将工件包裹在粉末渗剂中，渗剂中一般含中一般含60%60%金属铬粉或铬铁合金粉金属铬粉或铬铁合金粉,38%Al,38%Al2 2O O3 3粉和粉和2%2%固固态卤化铵（一般用态卤化铵（一般用NHNH4 4ClCl）。卤化铵在渗剂中起活化作）。卤化铵在渗剂中起活化作用。它在高温下发生分解：用。它在高温下发生分解：NHNH4 4ClCl（s s）HCl(g)+NHHCl(g)+NH3 3(g)(g)（1 1）渗铬层的形成方法）渗铬层的形成方法 分解出的分解出的HClHCl和铬粉等发生化学反应生成和铬粉等发生化学反应生成CrClCrCl2 2(g)(g)。亚铬。亚铬盐盐CrClCrCl2 2是活化剂。在渗铬箱内通常保持含氢的还原性气是活化剂。在渗铬箱内通常保持含氢的还原性气氛。氛。CrClCrCl2 2可与可与H H2 2发生还原反应，生成活性铬原子。在渗发生还原反应，生成活性铬原子。在渗铬时有如下三种反应可提供活性铬原子：铬时有如下三种反应可提供活性铬原子：置换反应：置换反应：FeFe（s s）+CrCl+CrCl2 2(g)FeCl(g)FeCl2 2+CrCr 还原反应：还原反应：CrClCrCl2 2(g)+H(g)+H2 2(g)2HCl(g)+(g)2HCl(g)+CrCr 热分解反应：热分解反应：CrClCrCl2 2(g)Cl(g)Cl2 2(g)+(g)+CrCr 气体法渗铬气体法渗铬是在密封的炉膛内进行的，炉膛一侧放是在密封的炉膛内进行的，炉膛一侧放置金属铬或铬铁合金粉。炉膛的另一侧及中心放置被渗置金属铬或铬铁合金粉。炉膛的另一侧及中心放置被渗的工件。炉膛内充填干燥氢气，当炉温升至的工件。炉膛内充填干燥氢气，当炉温升至95095010001000后，用氢气做载体将发烟盐酸气体带到炉膛内，后，用氢气做载体将发烟盐酸气体带到炉膛内，先与铬粉或铬铁合金粉发生反应，然后在钢铁表面沉积先与铬粉或铬铁合金粉发生反应，然后在钢铁表面沉积出铬并形成渗铬层出铬并形成渗铬层.在在10001000渗渗5 5小时后，渗铬层深度可小时后，渗铬层深度可达达0.10.10.15mm0.15mm。盐浴法渗铬是利用盐浴进行加热，并在盐浴中加入盐浴法渗铬是利用盐浴进行加热，并在盐浴中加入渗铬剂进行渗铬处理。这种盐浴通常由渗铬剂进行渗铬处理。这种盐浴通常由BaClBaCl2 2或硼砂组成或硼砂组成基盐，渗铬剂则可由基盐，渗铬剂则可由CrClCrCl2 2、CrClCrCl3 3、铬粉或铬铁合金粉组、铬粉或铬铁合金粉组成。盐浴中还加入适量的成。盐浴中还加入适量的NaClNaCl和和CaClCaCl2 2，渗铬温度约为，渗铬温度约为1100110012001200。盐浴法（熔盐法）盐浴法（熔盐法）（2 2）渗铬层的组织与结构）渗铬层的组织与结构纯铁及含碳量小于纯铁及含碳量小于0.2%0.2%钢的渗铬层组织随渗铬温度不同钢的渗铬层组织随渗铬温度不同而有较大变化。而有较大变化。950950渗铬时，渗层主要含柱状铁素体，渗铬时，渗层主要含柱状铁素体，渗温升高，出现由铁素体和碳化物形成的层状组织。当渗温升高，出现由铁素体和碳化物形成的层状组织。当渗温渗温12001200时，渗层主要由柱状铁素体晶粒（上时，渗层主要由柱状铁素体晶粒（上层）和马氏体（下层）组成。含碳量大于层）和马氏体（下层）组成。含碳量大于0.2%0.2%的钢在的钢在95095011251125渗铬时，渗层由铁素体和表面的碳化物层渗铬时，渗层由铁素体和表面的碳化物层组成。表面碳化物主要是（组成。表面碳化物主要是（Cr,FeCr,Fe）7C37C3，也可能存在，也可能存在(Cr,Fe)23C6(Cr,Fe)23C6，低碳钢渗铬层的平均铬含量一般为，低碳钢渗铬层的平均铬含量一般为191927%27%，在含碳，在含碳0.7%0.7%钢的渗铬层中，铬的平均含量可达钢的渗铬层中，铬的平均含量可达404050%50%。低碳钢渗铬层的硬度与钢材心部硬度相近。中碳低碳钢渗铬层的硬度与钢材心部硬度相近。中碳（0.30.30.4%C0.4%C）钢渗铬后表面硬度较高，可做耐磨材料。）钢渗铬后表面硬度较高，可做耐磨材料。高碳钢渗铬层的硬度很高且摩擦系数低，可用做高温下的高碳钢渗铬层的硬度很高且摩擦系数低，可用做高温下的高耐磨材料。渗铬层具有稳定的铁素体组织，不受加热冷高耐磨材料。渗铬层具有稳定的铁素体组织，不受加热冷却的影响，故渗铬后可进行基体的热处理，而不影响渗层却的影响，故渗铬后可进行基体的热处理，而不影响渗层的性能。渗铬钢材具有优良的抗高温氧化性能，渗铬层具的性能。渗铬钢材具有优良的抗高温氧化性能，渗铬层具有优良的耐蚀性。有优良的耐蚀性。（3 3）渗铬层的性能）渗铬层的性能 高硅（含量为高硅（含量为141418%18%）铁的化学稳定性很高，）铁的化学稳定性很高，它对氧化性和还原性的酸、海水、熔融铝等介质的它对氧化性和还原性的酸、海水、熔融铝等介质的耐蚀性相当好，并具有优良的耐高温氧化性能。但耐蚀性相当好，并具有优良的耐高温氧化性能。但高硅铁很脆，难于加工成形，限制了它的作用。钢高硅铁很脆，难于加工成形，限制了它的作用。钢的渗硅层同样具有高硅铁的良好耐蚀性、耐磨性及的渗硅层同样具有高硅铁的良好耐蚀性、耐磨性及提高难熔金属的耐高温氧化性能。提高难熔金属的耐高温氧化性能。4 4、渗硅、渗硅固体粉末法、气体法和熔盐法等。固体粉末法、气体法和熔盐法等。（1 1）渗硅法）渗硅法 渗硅剂成分（%）渗硅规范效果硅铁粉氯化铵石墨粉耐火土温度小时渗层深度mm表面状态6040233857-10501050440.9-1.10.95-1.1粘结层易于清理807555-1520105012006100.090.88-0.90粘结层严重不易清理8080-2020110011002120.020.050.20.23粘结严重不易清除，渗速慢 固体固体粉末法渗硅工艺规范粉末法渗硅工艺规范 渗硅时硅铁与氯化铵在高温下反应生成四氯化硅，渗硅时硅铁与氯化铵在高温下反应生成四氯化硅，其反应式为其反应式为:2NH 2NH4 4Cl2HCl+3HCl2HCl+3H2 2+N+N2 2 4HCl+SiSiCl 4HCl+SiSiCl4 4+2H+2H2 2 当四氯化硅与钢件表面接触时，会发生如下的渗硅反应；当四氯化硅与钢件表面接触时，会发生如下的渗硅反应；3SiCl3SiCl4 4+4Fe4FeCl+4Fe4FeCl3 3+3+3SiSi SiCl SiCl4 4+2H+2H2 24HCl+4HCl+SiSi SiCl SiCl4 42Cl2Cl2 2+SiSi 液体渗硅（盐浴渗硅）液体渗硅（盐浴渗硅）高温液体渗硅是靠盐浴中产生的活性硅原子进行高温液体渗硅是靠盐浴中产生的活性硅原子进行的。在渗硅过程中硅原子被钢的表面吸附，与铁反应的。在渗硅过程中硅原子被钢的表面吸附，与铁反应形成由形成由FeFe3 3SiSi（相）化合物和硅在相）化合物和硅在FeFe中的固中的固溶体（溶体（相）组成的渗硅层，有时也可由单相（相）组成的渗硅层，有时也可由单相（固固溶体或溶体或FeFe3 3SiSi）构成。）构成。液体法渗硅液体法渗硅盐浴成分处理范围备注温度时间h渗层厚度mm氯化钠3035%氯化钡50%硅铁15-20%（含硅7090%）100020.35(10号钢)硅铁粒度为0.30.6mm2/3硅酸钠+1/3氯化钠90%硅铁合金10%950-10502-60.040.2工业纯铁硅铁粒度0.320.63mm液体渗硅盐浴工艺规范液体渗硅盐浴工艺规范 气体渗硅早已用于生产上，它可以在密封的长电阻气体渗硅早已用于生产上，它可以在密封的长电阻炉内或在旋转式炉膛的炉内进行，也可以在井式气体渗炉内或在旋转式炉膛的炉内进行，也可以在井式气体渗碳炉内进行。所采用的化学介质是四氯化硅。因此人们碳炉内进行。所采用的化学介质是四氯化硅。因此人们也常常称为四氯化硅气体渗硅。但为了解决渗硅层的孔也常常称为四氯化硅气体渗硅。但为了解决渗硅层的孔隙问题，国外又发展了甲硅烷渗硅和高温短时渗硅。隙问题，国外又发展了甲硅烷渗硅和高温短时渗硅。气体渗硅气体渗硅1 1连续输送氯气经过硅铁合金（或碳化硅）的反应连续输送氯气经过硅铁合金（或碳化硅）的反应空间而产生氯化硅气体，工件在氯气及氯化硅的混和空间而产生氯化硅气体，工件在氯气及氯化硅的混和气体中渗硅。气体中渗硅。2 2用氯化氢代替氯气用氯化氢代替氯气3 3直接采用四氯化硅并加以适量的稀释气体（如直接采用四氯化硅并加以适量的稀释气体（如H H2 2、ArAr或或 N N2 2），工件在混和气体中渗硅），工件在混和气体中渗硅4 4采用四氯化硅加稀释气体的混合气体渗硅时，在采用四氯化硅加稀释气体的混合气体渗硅时，在反应区同时放置碳化硅粉进行渗硅。反应区同时放置碳化硅粉进行渗硅。实现四氯化硅气体渗硅的一般途径实现四氯化硅气体渗硅的一般途径1 1耐腐蚀耐腐蚀性能性能 :耐海水耐海水 、硝、硫、盐酸腐蚀。、硝、硫、盐酸腐蚀。2 2抗氧化抗氧化性能：性能：FeFeCrCr合金（合金（15%Cr15%Cr）渗硅层含硅量）渗硅层含硅量 从从0.5%0.5%增至增至3%3%时，抗氧化温度可由时，抗氧化温度可由800800增高到增高到10001000。3 3耐磨耐磨性能：钢的渗硅层硬度不高，性能：钢的渗硅层硬度不高，HV(HV(维氏维氏)175)175230230，但耐磨性较好。，但耐磨性较好。用于化学、造纸、石油及炼油工业的零部件和用海用于化学、造纸、石油及炼油工业的零部件和用海水冷却的发动机管子、大型内燃发动机的水泵套管以及水冷却的发动机管子、大型内燃发动机的水泵套管以及其它要求耐酸蚀的钢铁制件上。其它要求耐酸蚀的钢铁制件上。（2 2）渗硅层的性能及其应用）渗硅层的性能及其应用 表面薄膜涂层是一种利用各种力学、物理或化学表面薄膜涂层是一种利用各种力学、物理或化学的方法把一种不同于基体金属的材料覆盖在工件表面的方法把一种不同于基体金属的材料覆盖在工件表面上，机械地将基体金属与环境介质隔离开来，从而防上，机械地将基体金属与环境介质隔离开来，从而防止或减缓基体金属发生腐蚀的防护措施。止或减缓基体金属发生腐蚀的防护措施。二、表面薄膜涂层二、表面薄膜涂层 利用热喷涂、热浸镀、静电喷涂、电泳、真空蒸镀、利用热喷涂、热浸镀、静电喷涂、电泳、真空蒸镀、离子镀、阴极溅射沉积、低压等离子喷涂等现代表面离子镀、阴极溅射沉积、低压等离子喷涂等现代表面沉积技术，能够在金属工件上覆盖一层优质的纯金属或沉积技术，能够在金属工件上覆盖一层优质的纯金属或合金薄膜，大大提高工件的耐高温氧化及腐蚀的性能。合金薄膜，大大提高工件的耐高温氧化及腐蚀的性能。1 1、金属涂层、金属涂层 金属化合物一般包括金属间化合物和金属化合物一般包括金属间化合物和 金属与非金属金属与非金属化合物两类化合物两类 。金属间化合物涂层多用扩散法形成，金属。金属间化合物涂层多用扩散法形成，金属与非金属化合物用于表面薄膜涂层的目前仅有与非金属化合物用于表面薄膜涂层的目前仅有TiTi、ZrZr、HfHf、V V、NbNb、CrCr、MoMo、W W等第等第-族元素。与族元素。与B B、C C、N N、O O等第等第-族元素的化合物，它们都具有极高的硬度，族元素的化合物，它们都具有极高的硬度，因此又称为超硬化合物。它们共有因此又称为超硬化合物。它们共有3636种。不过目前应用种。不过目前应用的仅有的仅有4 45 5种，并以种，并以TiCTiC、TiNTiN、TiCNTiCN应用最多。应用最多。2 2、金属化合物涂层、金属化合物涂层 搪瓷又称为珐琅搪瓷又称为珐琅，是类似玻璃的物质。一般的搪是类似玻璃的物质。一般的搪瓷涂层是将钾、钠、钙、铝等金属的硅酸盐混和物加瓷涂层是将钾、钠、钙、铝等金属的硅酸盐混和物加入硼砂等熔剂，并掺入适量水制成瓷釉浆，然后涂附入硼砂等熔剂，并掺入适量水制成瓷釉浆，然后涂附在金属表面上经高温搪烧而成。提高瓷釉组分中在金属表面上经高温搪烧而成。提高瓷釉组分中SiO2SiO2的比例的比例(60%)(60%)可获得耐酸性能优良的搪瓷涂层。这种可获得耐酸性能优良的搪瓷涂层。这种涂层非常完整，无孔和无微裂纹，能彻底的把环境介涂层非常完整，无孔和无微裂纹，能彻底的把环境介质与金属基体隔开，搪瓷制品既具金属的机械性能又质与金属基体隔开，搪瓷制品既具金属的机械性能又具搪瓷涂层的高耐蚀性能。具搪瓷涂层的高耐蚀性能。3 3、高温搪瓷涂层高温搪瓷涂层 通常的陶瓷以陶土、添加剂和助熔剂为原料，一定通常的陶瓷以陶土、添加剂和助熔剂为原料，一定粘度的原料混和均匀后加水制成可塑性很好的泥料，经粘度的原料混和均匀后加水制成可塑性很好的泥料，经成型干燥和高温焙烧，形成表面光滑、断面致密、似石成型干燥和高温焙烧，形成表面光滑、断面致密、似石质的制品，就其化学成分而言，陶瓷材料以硅酸盐和各质的制品，就其化学成分而言，陶瓷材料以硅酸盐和各种氧化物为主。从组织上看，是各组分的多晶体的烧结种氧化物为主。从组织上看，是各组分的多晶体的烧结产物，改变陶瓷材料的组份及比例，改变烧结温度，可产物，改变陶瓷材料的组份及比例，改变烧结温度，可以制出具有不同性能以制出具有不同性能 的陶瓷制品。如耐酸、耐酸耐热、的陶瓷制品。如耐酸、耐酸耐热、绝缘陶瓷等。绝缘陶瓷等。4 4、高温陶瓷热障涂层、高温陶瓷热障涂层