對(duì)提高金屬材料抗?jié)B碳性能的表面處理技術(shù)的探析

劉葉

【摘要】隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，很多高新的技術(shù)也取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展，金屬材料的抗?jié)B碳性能的基本表面處理相關(guān)技術(shù)正在不斷的進(jìn)行完善和改進(jìn)，本文就金屬材料的抗?jié)B碳的表面處理相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了一定的闡述和研究，對(duì)金屬材料表面出現(xiàn)滲碳腐蝕等基本的現(xiàn)象進(jìn)行了合理的分析，同時(shí)闡明了基本的預(yù)防思路，即通過(guò)一定的技術(shù)處理和相關(guān)的工作方面，使得整個(gè)工件的表面會(huì)形成一種具有特殊性能的氧化物，這種氧化物的整體穩(wěn)定性以及耐久性都是非常的出色的，同時(shí)能夠保證基本的致密以及連續(xù)的優(yōu)良特點(diǎn)。表面處理技術(shù)是最近幾年發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)優(yōu)良的技術(shù)，其能夠?qū)饘俨牧系幕究節(jié)B碳的性能有很好的處理過(guò)程，對(duì)于整個(gè)組織的基本持久性以及穩(wěn)定性有很好的保證，通過(guò)一定的處理方式，對(duì)處理層的基本力學(xué)性能進(jìn)行提升。

【關(guān)鍵詞】金屬材料；抗?jié)B碳性能；表面處理技術(shù)；探析

引言

在整個(gè)工業(yè)領(lǐng)域以及制造業(yè)中，金屬材料的應(yīng)用可謂是涉及到方方面面，所以提升金屬材料的整體使用性能以及壽命，具有很大的現(xiàn)實(shí)意義，一部分金屬零部件在進(jìn)行高溫工作的過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)一定的化學(xué)反應(yīng)，在一中具有較高溫度的含碳的整體氣氛之中，由于一定的個(gè)別因素，碳元素會(huì)通過(guò)某種途徑在一定的時(shí)間深入到金屬的零部件中，這種滲入的狀態(tài)就會(huì)直接的對(duì)金屬材料的整體使用性能以及材料的基本壽命造成非常大的不利影響。所以應(yīng)該對(duì)金屬零件的表面進(jìn)行合理充分的技術(shù)性處理，使得金屬材料的基本性能能夠得到很好的保證。提高金屬材料的對(duì)于滲碳的抵抗能力是有很多種方式的，其中一種比較有效的方法就是在金屬材料的整個(gè)表面，通過(guò)一定的技術(shù)方案，形成一定的保護(hù)膜，進(jìn)而對(duì)于整個(gè)金屬材料的表面獲得很好的性能和功效。在金屬表面形成氧化膜的基本形式是提升金屬材料的整體性能的很好方式。

1、對(duì)金屬材料表面的化學(xué)處理技術(shù)

對(duì)于所有的金屬材料來(lái)講，最初的抗?jié)B碳的基本嘗試起始于對(duì)于滲鋁的處理技術(shù)。在整個(gè)石油的化工領(lǐng)域中，滲鋁都是一種非常出色并且應(yīng)用廣泛的技術(shù)之一。這種技術(shù)非常廣泛的應(yīng)用于在對(duì)于硫化氫的基本防護(hù)工作，同時(shí)在某些比較特殊的工作情況下，能夠?qū)Χ趸虻幕靖g作用也有一定的抑制性作用，這是非常突出的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)。綜合工業(yè)領(lǐng)域中的基本應(yīng)用現(xiàn)狀，滲鋁的基本技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為一種非常成熟的應(yīng)用技術(shù)，在整個(gè)表面處理技術(shù)群體中，滲鋁技術(shù)的應(yīng)用大大的改善了金屬材料的基本性能，具有很好的應(yīng)用前景。根據(jù)當(dāng)前的基本應(yīng)用情況來(lái)看，對(duì)于基本抗?jié)B碳的技術(shù)主要是利用滲鋁的技術(shù)，同時(shí)除此之外，還能夠利用滲鋁的復(fù)合材料對(duì)金屬材料的基本表面進(jìn)行一定的熱處理技術(shù)。比較常用的技術(shù)是利用粉末狀態(tài)的滲鋁，同時(shí)還可以對(duì)熱浸的滲鋁進(jìn)行合理的應(yīng)用，除了上述兩種滲鋁之外，還能夠利用氣相的基本擴(kuò)散技術(shù)對(duì)于滲鋁進(jìn)行相應(yīng)的技術(shù)處理，就能夠到達(dá)基本的表面處理結(jié)果。

2、表面噴涂的基本表面處理技術(shù)

該技術(shù)在整個(gè)的金屬材料的基本保護(hù)工作中具有很廣泛的用途。在整個(gè)的進(jìn)行保護(hù)的基本表面實(shí)施這種技術(shù)之后就會(huì)形成一種玻璃與陶瓷的復(fù)合材料，這種材料的存在使得整個(gè)金屬材料的整體性能都能夠得到很好的提升，進(jìn)而就能夠?qū)饘俨牧系目節(jié)B碳以及整體的壽命做出很大的貢獻(xiàn)。這種方法是首選在金屬材料的基本表面涂上一層物質(zhì)，這種物質(zhì)的狀態(tài)呈現(xiàn)的是粉末的形式，粉末的基本組成成分是SiO2、Al2O3、K2O、NaO、CaO、MgO、TiO2等，有這些物質(zhì)元素組成的混合粉末狀物質(zhì)，進(jìn)而在進(jìn)行一定的升溫工作，這樣的過(guò)程就能夠?qū)饘俨牧系恼w性能有很好的提升，同時(shí)能夠在金屬工件的基本表面形成一種很具有優(yōu)勢(shì)的陶瓷涂層，這種涂層的基本材料實(shí)際上是玻璃和陶瓷的混合物志，能夠使得金屬表面變得更加的具有好的連續(xù)性，還具有更好的附著性能，同時(shí)對(duì)于某些裂紋以及開裂的基本狀態(tài)也能夠非常有效地進(jìn)行合理的避免，同時(shí)材料的表面基本沒有出現(xiàn)針孔的基本現(xiàn)象。有些實(shí)驗(yàn)進(jìn)行一定的證明顯示，某些涂層在1100攝氏溫度的高溫之下，會(huì)保持很好的穩(wěn)定性能，基本不會(huì)發(fā)生脫落的現(xiàn)象，這就說(shuō)明了該方法的基本優(yōu)勢(shì)以及良好的性能等。

3、氣相沉積的基本方法

氣相沉積的基本方法在整個(gè)金屬材料抗?jié)B碳性能的表面處理技術(shù)中占據(jù)著重要的地位，其包含比較豐富的內(nèi)容，有化學(xué)氣相沉淀法，還有物理氣相沉淀法，還包含等離子體增強(qiáng)氣相沉淀法等。不同的氣相沉積方法具有不同的材料處理難度和工藝的基本標(biāo)準(zhǔn)，這就需要根據(jù)實(shí)際的工程情況，采取比較合適的氣相沉積方法，這樣就能夠達(dá)到高效快速的工作效果和模式。

化學(xué)氣相沉淀的方法是一種比較常用的沉積方法。其簡(jiǎn)稱作CVD，美國(guó)的研究者通過(guò)了一項(xiàng)專利，該專利已經(jīng)取得了一定的應(yīng)用和發(fā)展，其基本的原理是通過(guò)對(duì)烷氧基硅的氣相進(jìn)行一定的氣相熱解沉積，通過(guò)這樣的處理方式，能夠?qū)t管的整體表面形成一種硅的保護(hù)層，這種保護(hù)層的形成就能夠在很大的程度上對(duì)滲碳進(jìn)行非常有效的預(yù)防，同時(shí)還能夠?qū)Y(jié)焦起到一定的抑制性作用。盡管該方法能夠起到很明顯的作用和效果，但是這種氣相沉積所得到的基本產(chǎn)物為單質(zhì)硅，所以這種情況就會(huì)導(dǎo)致沉積層與基體的整體結(jié)合度出現(xiàn)很大的偏差，對(duì)整體的抗沖刷以及磨損的能力有很大的沖擊和不利影響。

物理沉積的方式也發(fā)揮著比較廣泛的作用，物理沉積的基本原理也是比較豐富的，可以采用磁控濺射技術(shù)完成沉積的形式，通過(guò)一定的變化，將混合氣體中的體積分?jǐn)?shù)進(jìn)行合理的改變，通過(guò)這種實(shí)質(zhì)性的改變，沉積膜的表面Si和O的比例就會(huì)相應(yīng)的發(fā)生變化，在整個(gè)沉積過(guò)程中，沉積的溫度能夠達(dá)到327攝氏度，整個(gè)沉積的時(shí)間回答道2到5小時(shí)，沉積膜的整體厚度會(huì)達(dá)到大約10微米。 盡管該方法能夠采用PVD的基本沉積方法，其所使用的二氧化硅能夠?qū)B碳的基本作用起到一定的防治和預(yù)防作用，同時(shí)但是PVD技術(shù)存在一定的局限性，這就造成了在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中發(fā)揮不了很大的作用，通時(shí)會(huì)存在一些對(duì)成本以及效果的阻礙性因素。在氨氣的整體環(huán)境之下，氧的含量不是很充足，硅的整體氧化速度比硅以及鎳的相互擴(kuò)散速度會(huì)小一些，這就使得整體的擴(kuò)散出現(xiàn)了一定的弱化作用，物理沉積的方法也是存在一定的不足和缺陷。

4、等離子體積氣相沉積方法

等離子體積氣相沉積的方法具有比較廣泛的用途，其基本的原理和方法是采用CVD沉積，其整體的反應(yīng)溫度會(huì)比較高，如果在與此同時(shí)能夠?qū)⒌入x子體引入，就能夠?qū)⒌入x子體的積高電子溫度進(jìn)行很好的利用，通過(guò)這種基本的模式，能夠使得許多的物質(zhì)宏觀的沉積溫度在很大程度上發(fā)生一定的降低。在一定的碳勢(shì)條件下，如果整體的氧分足夠高，就能夠?qū)Χ趸璧幕痉€(wěn)定性進(jìn)行很合理的保證，同時(shí)還會(huì)對(duì)還原的基本原理進(jìn)行合理的避免，模具也具有很好的防治滲碳的功能。一部分金屬零部件在進(jìn)行高溫工作的過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)一定的化學(xué)反應(yīng)，在一中具有較高溫度的含碳的整體氣氛之中，由于一定的個(gè)別因素，碳元素會(huì)通過(guò)某種途徑在一定的時(shí)間深入到金屬的零部件中，這種滲入的狀態(tài)就會(huì)直接的對(duì)金屬材料的整體使用性能以及材料的基本壽命造成非常大的不利影響。所以應(yīng)該對(duì)金屬零件的表面進(jìn)行合理充分的技術(shù)性處理，使得金屬材料的基本性能能夠得到很好的保證。提高金屬材料的對(duì)于滲碳的抵抗能力是有很多種方式的，其中一種比較有效的方法就是在金屬材料的整個(gè)表面，通過(guò)一定的技術(shù)方案，形成一定的保護(hù)膜，進(jìn)而對(duì)于整個(gè)金屬材料的表面獲得很好的性能和功效。而Si則擴(kuò)散進(jìn)合金內(nèi)。SiO2的穩(wěn)定性還隨滲碳溫度的升高而降低。該研究還發(fā)現(xiàn)，在較低溫度時(shí)（例如825℃），盡管SiO 2不會(huì)被還原為SiC，但是緊靠基體內(nèi)側(cè)的SiO2還會(huì)由于合金中的Ti、Mn、Al的還原作用被還原，從而削弱其防護(hù)作用。

5、結(jié)語(yǔ)

在目前的發(fā)展前景來(lái)看，運(yùn)用表面處理的基本技術(shù)是對(duì)于金屬材料的性能提升是非常有幫助的，能在很大的程度上對(duì)金屬材料的基本抗?jié)B碳的優(yōu)良性能進(jìn)行提升，同時(shí)會(huì)形成很好的致密性的氧化物，這種氧化物的連續(xù)性是比較穩(wěn)定的，所以廣泛的應(yīng)用于對(duì)金屬材料的表面熱處理工作。就目前的基本發(fā)展形勢(shì)，已經(jīng)在工業(yè)的基本領(lǐng)域中發(fā)展了具有非常好的效果的抵抗?jié)B碳的表面處理的基本技術(shù)，比如氣相沉積、表面復(fù)合以及化學(xué)熱處理等基本的技術(shù)，都具有很好的優(yōu)勢(shì)和發(fā)展前景。本領(lǐng)域在今后研究的基本重點(diǎn)和方向也是比較明顯的，其中主要有對(duì)金屬材料表面基本成分進(jìn)行穩(wěn)定性以及耐久性的提升，對(duì)金屬表面的基本機(jī)械性能以及材料的結(jié)合強(qiáng)度進(jìn)行提升。

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