一种新型低温渗铝涂层的制备方法

本发明属于表面处理与涂层，具体为一种新型低温渗铝涂层的制备方法。

背景技术：

1、通过表面改性手段提高金属基体的高温抗氧化性能，早已成为金属腐蚀与防护的研究热点之一。在机械制造、汽车工业、航空航天等工业领域，金属零部件长期暴露于腐蚀介质、机械磨损的复杂环境中，如汽车发动机缸体、航空航天飞行器蒙皮等，对表面防护涂层的耐蚀性、耐磨性提出严苛要求。渗铝涂层因能赋予金属基体良好的抗腐蚀、抗氧化能力，成为重要防护手段。但随着技术的发展，产品对材料的力学性能要求越来越高，传统渗铝涂层的高温制备方法对材料原有力学性能造成破坏的弊端日益显现。

2、粉末包埋渗铝涂层的制备工艺被广泛研究，但常见的渗铝温度一般在850~1050℃。这一温度对于tial金属间化合物、低碳钢以及不锈钢等工作温度较低的金属基体来说偏高，可能对工件的内部结构和机械性能产生不利影响。传统高温渗铝涂层材料在满足日益增长的对抗高温、耐腐蚀能力强、力学性能良好的优质材料需求方面显现出一定的局限性。

3、因此，亟需一种新型低温渗铝涂层制备方法，解决传统技术依赖高温、难以适配低温场景、影响基体性能等问题。确保在各类复杂环境下，尤其是低温工况中，仍能为金属零部件构建可靠的耐蚀耐磨防护层，提升工业设备与高端装备的运行稳定性和使用寿命。现有的低温渗铝涂层制备方法在降低制备温度、优化工艺流程、提高涂层与基体结合强度以及确保涂层性能一致性等方面仍存在一定的改进空间。因此，本发明提供一种新型低温渗铝涂层的制备方法，旨在进一步降低渗铝温度，减少对基体力学性能的影响，优化涂层与基体的界面结合强度，同时简化工艺流程，降低生产成本，满足高端装备和复杂工况对高性能防护涂层的需求。

技术实现思路

1、针对现有技术中的问题，本发明提供一种新型低温渗铝涂层的制备方法，该方法通过优化渗剂配方及工艺参数，显著降低渗铝温度，并提升涂层与基体的结合性能，从而满足机械制造、汽车工业、航空航天等领域对金属零部件高性能防护的需求。

2、本发明的技术方案是：

3、一种新型低温渗铝涂层的制备方法，包括以下步骤：

4、对金属基体进行表面预处理；

5、将渗剂按比例混合并装入坩埚中；

6、将金属基体插入渗剂中，在真空条件下通入保护气体以降低氧气分压；在温度范围为450℃至600℃的条件下保温5小时完成渗铝过程；自然冷却至室温后取出样品；

7、所述渗剂由供铝剂、填充剂、活化剂和催渗剂组成，其中：

8、供铝剂为铝粉，其质量百分比为15%-30%；

9、填充剂由铁铝与氧化铝组成，其中铁铝的质量百分比为20%-40%，氧化铝的质量百分比为30%-50%；

10、活化剂由氯化铝与氯化铵组成，其中氯化铝的质量百分比为5%-10%；氯化铵的质量百分比为1%-5%；

11、催渗剂质量百分比为1%-3%。

12、进一步的，上述的新型低温渗铝涂层的制备方法，铝粉的粒径范围为40μm-80μm。

13、进一步的，上述的新型低温渗铝涂层的制备方法，活化剂中氯化铝与氯化铵的质量比为1:1至4:1。

14、进一步的，上述的新型低温渗铝涂层的制备方法，催渗剂为稀土氧化物，包括氧化铈。

15、进一步的，上述的新型低温渗铝涂层的制备方法，保护气体为纯度为99.99%的氩气，通入氩气前需抽真空至压力低于10pa，并反复通入氩气3次以上。

16、上述方法制备得到的涂层，涂层厚度为20-30μm。

17、进一步的，上述的一种新型低温渗铝涂层，所述涂层盐雾试验1000小时后无开裂、孔洞及锈点，且基体未受腐蚀。

18、本发明的优点及有益效果：

19、本发明通过优化渗剂配方及工艺参数，本发明成功实现了在450℃至600℃的低温条件下制备高质量渗铝涂层。涂层表面平整、致密，无裂纹或孔洞，且与基体结合牢固。在高温氧化试验中，涂层表现出优异的抗氧化能力；在盐雾试验中，涂层展现出卓越的耐腐蚀性能；在摩擦磨损试验中，涂层显示出突出的耐磨性能。这些性能的提升主要归因于渗剂中各组分的协同作用以及工艺参数的精确控制。此外，本发明的低温制备工艺有效避免了传统高温渗铝对基体力学性能的破坏，为机械制造、汽车工业、航空航天等领域的金属零部件提供了可靠的防护解决方案。

1.一种新型低温渗铝涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的新型低温渗铝涂层的制备方法，其特征在于，铝粉的粒径范围为40μm-80μm。

3.根据权利要求1所述的新型低温渗铝涂层的制备方法，其特征在于，活化剂中氯化铝与氯化铵的质量比为1:1至4:1。

4.根据权利要求1所述的新型低温渗铝涂层的制备方法，其特征在于，催渗剂为稀土氧化物，包括氧化铈。

5.根据权利要求1所述的新型低温渗铝涂层的制备方法，其特征在于，保护气体为纯度为99.99%的氩气，通入氩气前需抽真空至压力低于10pa，并反复通入氩气3次以上。

6.一种权利要求1-5任一权利要求所述方法制备得到的涂层，其特征在于，涂层厚度为20-30μm。

7.根据权利要求6所述的新型低温渗铝涂层，其特征在于，所述涂层盐雾试验1000小时后无开裂、孔洞及锈点，且基体未受腐蚀。