對提高金屬材料抗滲碳性能的表面處理技術的探析

劉葉

【摘要】隨著經濟的不斷發展，很多高新的技術也取得了長足的進展，金屬材料的抗滲碳性能的基本表面處理相關技術正在不斷的進行完善和改進，本文就金屬材料的抗滲碳的表面處理相關技術進行了一定的闡述和研究，對金屬材料表面出現滲碳腐蝕等基本的現象進行了合理的分析，同時闡明了基本的預防思路，即通過一定的技術處理和相關的工作方面，使得整個工件的表面會形成一種具有特殊性能的氧化物，這種氧化物的整體穩定性以及耐久性都是非常的出色的，同時能夠保證基本的致密以及連續的優良特點。表面處理技術是最近幾年發展起來的一項優良的技術，其能夠對金屬材料的基本抗滲碳的性能有很好的處理過程，對于整個組織的基本持久性以及穩定性有很好的保證，通過一定的處理方式，對處理層的基本力學性能進行提升。

【關鍵詞】金屬材料；抗滲碳性能；表面處理技術；探析

引言

在整個工業領域以及制造業中，金屬材料的應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，具有很大的現實意義，一部分金屬零部件在進行高溫工作的過程中，會出現一定的化學反應，在一中具有較高溫度的含碳的整體氣氛之中，由于一定的個別因素，碳元素會通過某種途徑在一定的時間深入到金屬的零部件中，這種滲入的狀態就會直接的對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。所以應該對金屬零件的表面進行合理充分的技術性處理，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表面，通過一定的技術方案，形成一定的保護膜，進而對于整個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、對金屬材料表面的化學處理技術

對于所有的金屬材料來講，最初的抗滲碳的基本嘗試起始于對于滲鋁的處理技術。在整個石油的化工領域中，滲鋁都是一種非常出色并且應用廣泛的技術之一。這種技術非常廣泛的應用于在對于硫化氫的基本防護工作，同時在某些比較特殊的工作情況下，能夠對二氧化硫的基本腐蝕作用也有一定的抑制性作用，這是非常突出的優勢和特點。綜合工業領域中的基本應用現狀，滲鋁的基本技術已經發展成為一種非常成熟的應用技術，在整個表面處理技術群體中，滲鋁技術的應用大大的改善了金屬材料的基本性能，具有很好的應用前景。根據當前的基本應用情況來看，對于基本抗滲碳的技術主要是利用滲鋁的技術，同時除此之外，還能夠利用滲鋁的復合材料對金屬材料的基本表面進行一定的熱處理技術。比較常用的技術是利用粉末狀態的滲鋁，同時還可以對熱浸的滲鋁進行合理的應用，除了上述兩種滲鋁之外，還能夠利用氣相的基本擴散技術對于滲鋁進行相應的技術處理，就能夠到達基本的表面處理結果。

2、表面噴涂的基本表面處理技術

該技術在整個的金屬材料的基本保護工作中具有很廣泛的用途。在整個的進行保護的基本表面實施這種技術之后就會形成一種玻璃與陶瓷的復合材料，這種材料的存在使得整個金屬材料的整體性能都能夠得到很好的提升，進而就能夠對金屬材料的抗滲碳以及整體的壽命做出很大的貢獻。這種方法是首選在金屬材料的基本表面涂上一層物質，這種物質的狀態呈現的是粉末的形式，粉末的基本組成成分是SiO2、Al2O3、K2O、NaO、CaO、MgO、TiO2等，有這些物質元素組成的混合粉末狀物質，進而在進行一定的升溫工作，這樣的過程就能夠對金屬材料的整體性能有很好的提升，同時能夠在金屬工件的基本表面形成一種很具有優勢的陶瓷涂層，這種涂層的基本材料實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性，還具有更好的附著性能，同時對于某些裂紋以及開裂的基本狀態也能夠非常有效地進行合理的避免，同時材料的表面基本沒有出現針孔的基本現象。有些實驗進行一定的證明顯示，某些涂層在1100攝氏溫度的高溫之下，會保持很好的穩定性能，基本不會發生脫落的現象，這就說明了該方法的基本優勢以及良好的性能等。

3、氣相沉積的基本方法

氣相沉積的基本方法在整個金屬材料抗滲碳性能的表面處理技術中占據著重要的地位，其包含比較豐富的內容，有化學氣相沉淀法，還有物理氣相沉淀法，還包含等離子體增強氣相沉淀法等。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準，這就需要根據實際的工程情況，采取比較合適的氣相沉積方法，這樣就能夠達到高效快速的工作效果和模式。

化學氣相沉淀的方法是一種比較常用的沉積方法。其簡稱作CVD，美國的研究者通過了一項專利，該專利已經取得了一定的應用和發展，其基本的原理是通過對烷氧基硅的氣相進行一定的氣相熱解沉積，通過這樣的處理方式，能夠對爐管的整體表面形成一種硅的保護層，這種保護層的形成就能夠在很大的程度上對滲碳進行非常有效的預防，同時還能夠對結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物為單質硅，所以這種情況就會導致沉積層與基體的整體結合度出現很大的偏差，對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完成沉積的形式，通過一定的變化，將混合氣體中的體積分數進行合理的改變，通過這種實質性的改變，沉積膜的表面Si和O的比例就會相應的發生變化，在整個沉積過程中，沉積的溫度能夠達到327攝氏度，整個沉積的時間回答道2到5小時，沉積膜的整體厚度會達到大約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對滲碳的基本作用起到一定的防治和預防作用，同時但是PVD技術存在一定的局限性，這就造成了在實際的應用過程中發揮不了很大的作用，通時會存在一些對成本以及效果的阻礙性因素。在氨氣的整體環境之下，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散速度會小一些，這就使得整體的擴散出現了一定的弱化作用，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，其整體的反應溫度會比較高，如果在與此同時能夠將等離子體引入，就能夠將等離子體的積高電子溫度進行很好的利用，通過這種基本的模式，能夠使得許多的物質宏觀的沉積溫度在很大程度上發生一定的降低。在一定的碳勢條件下，如果整體的氧分足夠高，就能夠對二氧化硅的基本穩定性進行很合理的保證，同時還會對還原的基本原理進行合理的避免，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行高溫工作的過程中，會出現一定的化學反應，在一中具有較高溫度的含碳的整體氣氛之中，由于一定的個別因素，碳元素會通過某種途徑在一定的時間深入到金屬的零部件中，這種滲入的狀態就會直接的對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。所以應該對金屬零件的表面進行合理充分的技術性處理，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表面，通過一定的技術方案，形成一定的保護膜，進而對于整個金屬材料的表面獲得很好的性能和功效。而Si則擴散進合金內。SiO2的穩定性還隨滲碳溫度的升高而降低。該研究還發現，在較低溫度時（例如825℃），盡管SiO 2不會被還原為SiC，但是緊靠基體內側的SiO2還會由于合金中的Ti、Mn、Al的還原作用被還原，從而削弱其防護作用。

5、結語

在目前的發展前景來看，運用表面處理的基本技術是對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金屬材料的基本抗滲碳的優良性能進行提升，同時會形成很好的致密性的氧化物，這種氧化物的連續性是比較穩定的，所以廣泛的應用于對金屬材料的表面熱處理工作。就目前的基本發展形勢，已經在工業的基本領域中發展了具有非常好的效果的抵抗滲碳的表面處理的基本技術，比如氣相沉積、表面復合以及化學熱處理等基本的技術，都具有很好的優勢和發展前景。本領域在今后研究的基本重點和方向也是比較明顯的，其中主要有對金屬材料表面基本成分進行穩定性以及耐久性的提升，對金屬表面的基本機械性能以及材料的結合強度進行提升。

參考文獻：

[1]白濤.不銹鋼表面納米化對應力腐蝕敏感性影響的小沖桿試驗研究[D].上海：華東理工大學，2013.

[2]王敬旭.激光酸蝕聯合納米管與噴砂酸蝕的鈦種植體表面的對比性研究[D].廣州：南方醫科大學，2014.

[3]李迎.表面處理工藝對純鈦種植體生物學性能影響的對比研究[D].濟南：山東大學，2014.

[4]劉秦.微機電系統材料表面疏水/超疏水薄膜的制備及功能特性研究[D].廣州：華南理工大學，2015.