316L不銹鋼表面氧化鋁梯度涂層制備工藝及機理研究.pdf

1、本文首先簡述了功能梯度涂層、阻氚滲透涂層、雙層輝光滲金屬技術(shù)、熱浸鍍鋁技術(shù)的概念、原理及發(fā)展現(xiàn)狀。綜述了近十年來阻氚滲透涂層的研究進展，重點對不銹鋼表面四種常見阻氚滲透涂層（氧化物涂層、鋁化物涂層、鈦基陶瓷涂層、硅化物涂層）的制備方法、阻氚機理及其各自的優(yōu)缺點進行了討論和對比。在總結(jié)目前阻氚涂層研究和應(yīng)用現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，提出了利用雙層輝光滲金屬技術(shù)和熱浸鍍技術(shù)在316L不銹鋼表面進行滲鋁、滲氧并原位反應(yīng)制備鋁基阻氚滲透涂層的新思路。

2、 利用雙層輝光滲金屬技術(shù)在316L不銹鋼表面制備了滲鋁涂層。通過摸索試驗確定了源極的類型和源極電壓、工件電壓、溫度等工藝參數(shù)，然后分別以工作氣壓和極間距為考察對象，以涂層厚度、表面鋁元素含量以及表面質(zhì)量為指標(biāo)，對工藝參數(shù)進行了優(yōu)化，利用掃描電子顯微鏡（SEM）、能譜儀（EDS）、X射線衍射儀（XRD）和輝光放電光譜儀（GDS）等對涂層的組織、成份和相的分布進行了研究，確定了合適的工藝參數(shù)為工件電壓450V，源極電壓950V，極間距30

3、mm，工作氣壓75Pa，溫度980℃，脈沖電源占空比0.3，所得滲鋁層表面質(zhì)量良好，涂層平均厚度20mm，鋁、鐵呈良好梯度分布。 通過熱浸鍍鋁和隨后高溫擴散的方法在316L不銹鋼表面制備了鐵鋁梯度涂層。通過對涂層厚度、組織、合金元素分布、相組成和顯微硬度進行分析，確定了合適的工藝為750℃下浸鍍10分鐘，并950℃時擴散4小時。制備的涂層表面質(zhì)量較好，無明顯漏鍍現(xiàn)象。涂層與基體結(jié)合緊密，熱處理后孔洞基本消除，厚度平均122μm，

4、鋁、鐵呈良好梯度分布。 利用工業(yè)用氮氣中殘留的氧氣成功地在316L不銹鋼滲鋁涂層表面滲入氧元素，滲氧溫度900℃，4小時，滲氧層厚度達15mm，X射線光電子能譜（XPS）分析表明滲入的氧與先行滲入的鋁進行了擇優(yōu)氧化，原位反應(yīng)生成了氧化鋁，并且除表面是一層致密的氧化鋁膜外，在氧化鋁膜以內(nèi)氧化鋁呈現(xiàn)梯度分布。 通過對比試驗發(fā)現(xiàn)，雙層輝光滲金屬技術(shù)制備的涂層抗熱震性和熱氧化性均強于熱浸鍍制備的涂層，其中抗熱震性是其2倍以上。