专利名称：一种具有扩散障的渗铝金属构件及渗铝方法
技术领域：
本发明涉及一种渗铝金属构件以及渗铝方法。
本发明的技术构思是这样的
发明人设想，在渗铝层与金属基体之间加一道扩散屏障，如果金属基体元素和渗铝层中元素在这道屏障层中的扩散速度都很小，就能起到阻止该屏障层两侧元素在渗铝层和金属基体之间的相互扩散。通常，金属元素通过氧化物的扩散速率比通过金属的扩散速率要慢几个数量级，而在金属基体与渗铝层间增加一层氧化物就可以起到扩散障的作用。
本发明的技术方案本发明所说的具有扩散屏障的渗铝金属构件包括金属构件基体、与金属构件基体紧密复合的扩散屏障以及与扩散屏障紧密复合的渗铝层。
所说的渗铝层扩散屏障为由Y2O3与Al2O3的混合物构成的薄膜，其重量百分比为Y2O310～30％Al2O370～90％。
所说的金属构件基体为铁或钢及其合金，如不锈钢或碳素钢。
本发明的具有扩散屏障的渗铝金属构件的制备方法包括如下步骤(1)以金属构件为阴极，以铝板或不锈钢板作阳极，在含硝酸钇和硝酸铝的无水乙醇溶液中电沉积20s～50s，沉积电位为30～70V/cm，然后，在空气中加热烧结，温度为400～600℃，烧结时间为10～50min，即获得具有Y2O3与Al2O3混合物构成的薄膜扩散屏障的金属构件；(2)采用固体粉末法进行渗铝处理，即获得具有扩散屏障的渗铝金属构件。
无水乙醇溶液中硝酸钇的浓度为0.001～0.005M，硝酸铝的浓度为0.004～0.02M。
由上述公开的技术方案可见，本发明的渗铝金属构件，由于具有氧化物构成的扩散屏障，因此，金属元素通过氧化物的扩散速率比通过金属的扩散速率要慢几个数量级，使渗铝层的“退化”得到了明显的改善，能使互扩散速率降低为无扩散屏障层的1/10～1/15。
将有、无扩散屏障的两种HK40钢渗铝试件，同时在空气中加热至1100℃保温100小时，冷却至室温。测量两试件的互扩散层厚度，测得有扩散障的试样互扩散层厚度为15μm；无扩散障的试样互扩散层厚度为155μm。
实施例2配制0.005M的Y(NO3)3·6H2O(硝酸钇)、0.03M的Al(NO3)3·9H2O(硝酸铝)的无水乙醇溶液，然后以20钢制成的金属构件为阴极，以铝板(或不锈钢板)作阳极，在50V/cm的电场强度下沉积30s，干燥后再在500℃下于空气中烧结30min，冷却后即获得具有Y2O3与Al2O3混合物构成的薄膜扩散屏障的金属构件；反复处理5次后进行固体粉末渗铝处理，即获得具有扩散屏障的渗铝金属构件。
将有、无扩散屏障的两种20钢渗铝试件，同时在空气中加热至900℃保温150小时，冷却至室温。测量两试件的互扩散层厚度，测得有扩散障的试样互扩散层厚度为5μm；无扩散障的试样互扩散层厚度为95μm。
权利要求
1.一种具有扩散障的渗铝金属构件，其特征在于包括金属构件基体(1)、与金属构件基体(1)紧密复合的扩散屏障(2)以及与扩散屏障(2)紧密复合的渗铝层(3)。
2.根据权利要求1所述的渗铝金属构件，其特征在于所说的扩散屏障(2)为由Y2O3与Al2O3的混合物构成的薄膜。
3.根据权利要求2所述的渗铝金属构件，其特征在于Y2O3与Al2O3的重量百分比为Y2O310～30％Al2O370～90％。
4.根据权利要求1、2或3所述的渗铝金属构件，其特征在于所说的金属构件基体为铁或钢及其合金。
5.根据权利要求1～4任一项所述的渗铝金属构件的制备方法，其特征在于包括如下步骤(1)以金属构件为阴极，以铝板或不锈钢板作阳极，在含硝酸钇和硝酸铝的无水乙醇溶液中电沉积，干燥后加热烧结，获得具有Y2O3与Al2O3混合物构成的薄膜扩散屏障的金属构件；(2)采用固体粉末法进行渗铝处理，即获得具有扩散屏障的渗铝金属构件。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，电沉积时间20s～50s，沉积电位为30～70V/cm，烧结温度为400～600℃，烧结时间为10～50min，根据扩散屏障厚度不同可反复电沉积—烧结3～5次。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于无水乙醇溶液中硝酸钇的浓度为0.001～0.005M，硝酸铝的浓度为0.004～0.02M。
全文摘要
本发明公开了一种具有扩散障的渗铝金属构件及渗铝方法。设计了一种既能满足减缓互扩散的要求，又能进行渗铝处理的特殊扩散障的组成与实施工艺手段。本发明以一定比例Y
文档编号C23C10/48GK1425795SQ03114749
公开日2003年6月25日 申请日期2003年1月6日 优先权日2003年1月6日
发明者黄志荣, 徐宏, 李培宁 申请人:华东理工大学