1.1. Загальна характеристика дифузійних алітованих шарів [13-17]
Поверхневе насичення металів та сплавів алюмінієм давно використовується в практиці для підвищення їх жаростійкості та корозійної стійкості.
При осадженні алюмінію із низькотемпературних електролітів (≈ до 570 К) утворюються покриття алюмінію (без істотної дифузії) на металах або сплавах і цей метод називається алюмінуванням. Ці покриття мають основний недолік – низьку мікротвердість поверхневого шару. Дифузійні покриття на основі алюмінію і його сполук утворюються різними способами, при більш високих температурах (> 670 – 770)К і цей процес називається алітуванням. Більшість відомих у літературі методів алітування пов’язані з високими температурами (1070 - 1370)К. Це викликає ріст зерна металу, тонкостінні деталі складної форми деформуються. Складність форм та ріст габаритів виробів приводить до необхідності знижувати температури алітування до (670 – 800)К. Ці умови задовольняє метод алітування металів у сольових розплавах [18].
Фізичну основу алітування складає процес дифузії атомів алюмінію в кристалічну решітку металу. Механізм дифузійного насичення металу алюмінієм можна розглядати як комплексний процес, що складається з наступних стадій:
утворення активних атомів алюмінію на і поблизу поверхні металу;
сорбція атомів поверхнею металу;
дифузія атомів алюмінію в метал.
Розроблені наступні методи дифузійного алітування:
у порошкоподібних сумішах; в аерозолях та газове;
у ваннах з розплавленим алюмінієм;
металізація сталі алюмінієм з наступним дифузійним відпалом;
електролізне – у ваннах з розплавленими солями алюмінію;
Три перших методи застосовуються у промисловості, а інші перевірені лише у лабораторних умовах.
Алітування у ваннах з розплавленим алюмінієм [2-4]. Сутність цього процесу полягає у витримці виробу у ванні з розплавленим алюмінієм або його сплавами при (970-1120) К. Час витримки може бути від декількох секунд до десятків хвилин. При цьому верхній шар металу розчиняється в алюмінії, вступає з ним у взаємодію, утворюючи доволі крихкі інтерметалічні сполуки із високим вмістом алюмінію. Володіючи перевагою короткочасності насичення та порівняно невисокою температурою, метод алітування із розплаву алюмінію має недоліки: низькою стійкістю стальних тиглів, налипанням сплаву та оксидної плівки на поверхню деталей, утворенням крихких інтерметалічних фаз.
Насичення в розплавах солей. Розплавлені сольові середовища можуть бути широко використані для отримання дифузійних покриттів. Залежно від того, чи є зовнішнє джерело струму, розрізняють електролізне дифузійне насичення з розплаву солей та безструмовий спосіб отримання дифузійних покриттів. В роботах [13, 14, 16] описано одержання алюмінієвого покриття із сольових розплавів різного складу, наприклад із розплавів 3AlCl3∙2NaCl та AlCl3∙NaCl при температурах 160-200 оС та катодній густині струму 2 А/дм2. Через 30 хв. товщина покриття складала 50 мкм з виходом за струмом 95% (рис. 1.1). Поряд з явними перевагами цього методу (невисока температура осадження), воно має і ряд недоліків, одним із яких є необхідність застосування інертної атмосфери та послідуючого дифузійного відпалу, що призводить до деформації виробів складної форми.
|
Рис. 1.1. Мікроструктура алюмінієвого покриття, нанесеного методом занурення в розплав солей, товщина покриття 50 мкм, збільшення 250 |
