《毕业论文_国内外渗镍工艺的研究现状及发展趋势（终稿）》

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1、文献综述评分表国内外渗鎳工艺的研究现状及发展趋势（河北联合大学冶金与能源学院10轧1班）摘要：渗金属是热扩渗技术的一种，它是利用渗入金属原子在金属基体表面的吸附、扩散而形成含有渗入金属的合金层。金属材料表面渗银元素可以人幅度提高其表面硬度、耐腐蚀性和抗高温氧化性，对于提高产品质量和节约自然资源十分有意义。本文综述了渗牒技术的原理、方法、发展现状等，详细介绍了渗牒技术在离子、合金化合物、钢材中等的具体应用现状及特点。关键词：离子渗谋；合金渗鎳层；渗层微观纽•织1引言渗鎳是热扩渗技术的一种，它是利用渗入的鎳原子在金属基体表面的吸附、扩散而形成含有渗入镰的合金层。由于金属元素种类之多、金属元素

2、与镰元素之间的相互作用具有复杂和多样性，因此渗银所能得到的合金层的种类和性能是极其丰富的。选择合适的金属基体元索，往往可以获得性能非常特殊的表面合金层,如高的表面硬度、耐磨性和抗蚀性或抗高温氧化性。忖前我国的渗镰技术发展前景很好。2渗鎳的原理及方法2.1热扩渗理论渗层形成的条件:首要条件是渗入元素必须能够同基体金属形成固溶体或化合物;其次是渗入元素与基体金属必须保持直接的紧密接触;再次是还要有一定的渗入速度，这就要求具备一定的扩散温度;最后，对于靠化学反应提供活性原子的热扩渗工艺，生成活性原子的化学反应必须满足热力学条件。渗层形成的过程:第一步，产生渗剂元素的活性原子并提供给基体金属表面

3、。第二步，渗剂元素的活性原子吸附在基体金属表面上，随后被基体金展所吸收。吸收过程包括活性原子渗入基体金属中，形成表面固溶体或化合物，即最初的渗层，建立热扩渗所必须的浓度梯度。第三步，基体表面继续吸附和吸收渗剂活性原子，最初渗层中的渗剂原子向基体金属内部扩散，基体金属原子也同时向渗层中扩散，渗层逐渐增厚。2.2渗金属方法日前材料表面渗金属的方法，可归纳为如下儿类：(1)固体法粉末法是固体法中最普通的方法，应用的也最多。此法简单易行，但时间长、损耗大，成分控制怵I难，劳动条件差，只适用于单件小批量生产。后來发展的快速加热(利用感应加热或电接触加热)气固化学热处理大大缩短了其工艺周期。(2)液

4、体法H前世界上采用较新的液体渗入技术是盐浴法，它的广泛应用归功于TD法的推广。TD法是1969年由日本丰出研究所开发的，是用熔盐浸镀法、电解法及粉末法进行扩散表血硬化处理的总称，实际应用最广的是熔盐浸镀法。液体法具有工艺简单，加热均匀、生产周期短等特点。(3)气体法它是将含有渗入金属卤化物的气体与工件在高温下作用，使欲渗金屈渗入工件中。此法速度快，渗层质量好，但存在气体易爆、有毒、有腐蚀性等问题。（4）离子渗金属这是一种比较好的渗金属方法，它渗速快、渗层组织容易控制且无污染山。2.3渗金属技术特点（1）渗层■基体界血化学成分呈连续梯度变化，因而表层和基体结合良好。（2）其工艺过程可以不影

5、响基体材料的结构，因而不影响其基体材料的物理■力学性能。（3）渗层■基体材料的结合，实际上是一种复合材料，可以克服基体材料的某些缺点，得到更好的综合性能。渗层和涂层、镀层的主耍区别是渗层由渗入元素在基体元素的基础上纽•成的合金，渗层的表面即基体材料的表面，对被渗零件的儿何形状和尺寸影响很小⑵。3渗鎳在工业纯铁离子应用3.1渗层组织及成分分析3.1.1渗层组织特点离子渗Ni层组织大致由两部分组成,即表面的白亮层及其以下的树枝状结构层，如图1所示。白亮层的抗蚀性极强,4%的硝酸乙醇溶液不能将其细节腐蚀出来,而树枝状组织形态却显得非常清楚。不同的工艺条件对白亮层的形貌没有影响,其树枝状却随渗N

6、i温度的不同而异。其规律为:随着渗Ni温度的下降树枝枝条变细且更加密集;当渗Ni温度为700°C时，门亮层以卜•看不到明显的树枝组织。此外，不论树枝粗细,其根部均与白亮层连为一体，可见树枝是白亮层向基体延伸的•种方式。图1渗Ni层组织x3003.1.2渗层成分分析图2为渗层中Ni的浓度分布曲线,其中图2a为加热温度900°C,保温5h,源极电压800V,阴极电压450V,气压28Pa条件下的试验结果;图2b为加热温度800°C,保温3h,源极电压800V,阴极电压450V,气压30Pa条件下的试验结果。由图可见,尽管工艺参数不同,渗层中Ni的浓度分布特点是已知的,即在白亮层中Ni浓度较高

7、，与源极材料成分相接近，而且在白亮层内曲表向里Ni的浓度梯度很小,而在树枝状区浓度梯度很大。3.1.3渗层形成机理探讨关于白亮层的形成，根据组织及成分分析结果，可以认为,其过程主要曲Fe、Ni原子在试样表面沉积外延生长及向内扩散所控制。由于多重空心阴极溅射源对试样表面的原子供给非常充裕，表面沉积的Ni原子数量比扩散进入基体的多,多余的Fe、Ni原子在表面的沉积便形成成分与源极材料相接近的Fe-Ni合金相层。但是其具体形成过程因温度不