热处理对不同基体表面镀铝相结构的影响

热处理对不同基体表面镀铝相结构的影响热处理对不同基体表面镀铝相结构的影响EFFECTSOFHEATTREATMENTSONPHASESTRUCTUREOFELECTRODEPOSITIONALUMINUMCOATINGSONDIFFERENTSUBSTRATES李岩，凌国平，刘柯钊，陈长安。，张桂凯1浙江大学材料与化学工程学院，杭州310027；2中国工程物理研究院，四川绵阳621900LIYAN，LINGGUOPING，LIUKEZHAO，CHENCHANGAN，ZHANGGUIKAI。1COLLEGEOFMATERIALSSCIENCEANDCHEMICALENGINEERING，ZHEJIANGUNIVERSITY，HANGZHOU310027，CHINA；2CHINAACADEMYOFENGINEERINGPHYSICS，MIANYANG621900，SICHUAN，CHINA摘要研究了热处理对不同钢铁基体表面镀铝相结构的影响。分别以Q235低碳钢，1CR17铁素体不锈钢和201奥氏体不锈钢为基体，在摩尔比21的酸性A1C1。一EMIC1一甲基一3一乙基咪唑氯化物室温熔盐中电沉积均匀致密的铝镀层，然后对试样在670下进行热处理，并用EDS，SEM和XRD等对热处理后的试样界面进行微观分析。结果表明，试样经热处理后，镀层与基体之间均发生互扩散形成合金层。Q235表面合金层呈舌状形貌向基体生长，而1CRL7和201表面的合金层平直。Q235上内外合金层为FEA1和FEA1，并以FE2A1为主；而1CR17的内外合金层为含CR的FE2ALS和FEA1。相；201不锈钢经短时间热处理可保留纯A1层，30MIN后主要由含CR，NI，MN的FEZAL5和FEA13相组成，也形成少量的FEALZ和FEAL相。关键词室温熔盐；镀铝；热处理；相结构中图分类号TG1545文献标识码A文章编号10014381201O02000105ABSTRACTEFFECTSOFHEATTREATMENTONPHASESTRUCTUREOFELECTRODEPOSITIONALUMINUMCOATINGSONDIFFERENTSUBSTRATESWASSTUDIEDTHESAMPLESWITHDENSEALUMINUMCOATINGSELECTRODEP0SITEDONQ235MILDSTEEL，1CR17FERRITESTAINLESSSTEELAND2O1AUSTENITICSTAINLESSSTEE1FROMACIDA1C13一EMIC21ROOMTEMPERATUREMOLTENSALTSWASHEATTREATEDAT670OCTHEINTERFACEMICROSCOPICANALYSISWASCARRIEDBYEDS，SEMANDXRDTHERESULTSSHOWTHATINTERDIFFUSIONHAPPENSANDTHEALLOYLAYERSFORMATTHEINTERFACEBETWEENALUMINUMCOATINGSANDTHESUBSTRATESAFTERHEATTREATEDALLOYLAYERGROWSLIKETONGUETOTHESUBSTRATEOFQ235WHICHISFLATONTHESUBSTRATEOF1CR17AND201STEE1THEPHASESAREFEA1ANDFE2A15PHASES，MAINLYFE2AL5ONTHEINTERNALANDEXTERNALALLOYLAYERSOFQ235；BUTTHEREAREFE2A15ANDFEAL3PHASESCONTAININGCRONTHEALLOYLAYERSOFTHE1CRL7STEEL；THEREEXISTSPUREA1LAYERONTHEALLOYLAYERSOF201STEELHEATTREATEDAFTERSHORTTIME，THEPHASESAREMAINLYFE2ALSANDFEA13PHASESCONTAININGCR，NI，MNAFTERHEATTREATEDFOR30MIN，ANDTHEREAREALITTLEFEAL2ANDFEALPHASESKEYWORDSROOMTEMPERATUREMOLTENSALT；EIECTRODEPOSITIONALUMINUM；HEATTREATMENT；PHASESTRUCT1】RPFEAL合金层可在含氧气氛中获得致密的AALO。膜，因此具有优异的抗高温性能。FEAL合金层可以通过对钢铁进行粉末包埋渗铝及热浸镀铝来获得。这两种方法需要高温处理，可能导致钢铁基体强度的下降。一般认为热浸镀铝后所得镀层分为两层，外层与铝液成分相同，内层为化合物层，主要由FE。A1相组成。内层相组成还受铝液组成，基体的成分以及组织的影响。这些研究大多集中热浸镀铝温度范围内573。由于热浸镀铝时间短，且取出后为快冷，所得到的组织大多为非热力学平衡状态_8，脆性的合金层也容易出现裂纹。室温熔盐是近几年发展起来的一种新型的电解质，它可在室温下实现水溶液中无法沉积的铝等活泼金属和高熔点金属及合金的电沉积_1。由于室温熔盐具有无水、无氧的特点，不存在氢气、氧气等水溶液热处理对不同基体表面镀铝相结构的影响5在，可能是由于FEAL和FEA1相以混合相的方式存在。关于合金层的精细相结构还有待深入研究。C匕20O图10201钢上铝镀层热处理后XRD图谱670C，30RAINFIG10XRAYDIFFRACTIONPATTERNSOFALUMINUMCOATINGONHEATTREATED201STEEL67030RAIN与1CRL7铁素体不锈钢相比，201不锈钢钢的组织为奥氏体，而铝在奥氏体中的扩散速率比在铁素体中低U，因此在5MIN短时间热处理后，AL未能完全向基体扩散转变成FEAL合金。同时，201钢中的NI因与AL有较强的亲和力E173，因此在合金层外表面有较高的浓度。但基体组织对合金层的形貌及主要相结构没有明显的影响。3结论1在钢铁基体上通过室温熔盐镀铝后热处理，在低温下可获得FEA1合金表面；并且在不同基体上，可以获得不同合金含量的FEA1相。2Q235镀铝试样经过670热处理后，AL镀层转变为FEA1和FEAL相。其中FEA1呈舌状。热处理时间影响各相的厚度，对相组成影响不大。31CRL7铁素体不锈钢镀铝试样经670，30RAIN热处理后，AL镀层转变为内、外表面分别为含CR的FEAL和FEA1。相；而201奥氏体不锈钢镀铝试样670，30MIN热处理后，内、外表面主要由含CR，NI，MN的FEAL。和FEAL相组成，也形成少量的FEAL2和FEAL相。123参考文献MCKAMEYCG，VEVANHJ，T0RTORELHPFAREVIEWOFRECENTDEVELOPMENTSONFE3A1一BASEDALLOYSJJMATERRES，1991，6817791805GUILEMANYJM，CINCAN，DOSTASHIGHTEMPERATUREOXIDATIONOFFE40A1COATINGSOBTAINEDBYHVOFTHERMALSPRAYFJINTERMETALLICS，2007，151013841394JUZONP，ZIEMNICAM，CHEVALIERSIMPROVINGFE3AI456728291011I2I3141516ALLOYRESISTANCEAGAINSTHIGHTEMPERATUREOXIDATIONBYPACKCEMENTATIONPROCESSJAPPLIEDSURFACESCIENCE，2007，2531149284934AWANGH，HASANFULTHEMORPHOLOGYOFCOATINGSUBSTRATEINTERFACEINHOTDIPALUMINIZEDSTEELJMATERIALSSCIENCEANDENGINEERINGA，2008，4721157165LIYJ，WANGJ，HOLLYXXRAYDIFFRACTIONANDTEMANALYSIS0FFEA1ALLOYLAYERINCOATINGOFNEWHOTDIPALUMINIZEDSTEELJJMATERIALSSCIENCEANDTECHNOLOGY，2003，L95657660BARMAKK，DYBK0VVIINTERACTIONOFIRONCHROMIUMALLOYSCONTAINING10AND25MASSCHROMIUMWITHLIQUIDALUMINUM。PARTIIFORMATIONOFINTERMETALLICCOMPOUNDSJJOURNALOFMATERIALSSCIENCE，2004，39134219423O夏原，姚枚，李铁藩Q235钢热浸铝初期镀层组织结构的变化J金属热处理学报，1998，1923438BAHADURA，MOHANTYONALUMINIUMDIFFUSIONCOATINGSONMEDIUMCARBONSTEEL_JMATERIALSTRANSACTIONSJIM，1995，361911701175SERRAE，GLASBRENNERH，PERU_J0AHOTDIPALUMINIUMDEPOSITASAPERMEATIONBARRIERFORMANETSTEELJFUSIONENGINEERINGANDDESIGN，1998，411149155ENDRESFIONICLIQUIDSSOLVENTSFORTHEELECTRODEPOSITION0FMETALSANDSEMICONDUCTORSJCHEMPHYSCHEM，2002，32144L54CARIINRT，CRAWFORDW，BERSCHMNUCLEATIONANDMORPHOLOGYSTUDIESOFALUMINUMDEPOSITEDFROMANAMBIENTTEMPERATURECHLOROALUMINATEMOLTENSALTJJELECTROCHEMSOC，1992，1391027202727LEEJJ，MILLERB，SHIXALUMINUMDEPOSITIONANDNUCLEATIONONNITROGENINCORPORATEDTETRAHEDRALAMORPHOUSCARBONELECTTRODESINAMBIENTTEMPERATURECHLOROLAUMINATEMELTSJJELECTROCHEMSOC，2000，147933703376ZHA0Y，VANDERNOOTTJELECTR0DEPOSITIONOFALUMINIUMFROMROOMTEMPERATUREAIC13一TMPACMOLTENSALTSJELECTROCHIMICAACTA，1997，421116391643高丽霞，王丽娜，齐涛，等离子液体A1C13ETNHC1中电沉积法制备金属铝J物理化学学报，2008，246939944BARBIERF，MANUELLID，BOUCHEKCHARACTERIZATIONOFALUMINIDECOATINGSFORMEDON14914AND316LSTEELSBYHOTDIPPINGINMOLTENALUMINIUMJSERIPTAMATERIALIA，1997，364425431GLASBRENNERH，B0RGSTEDTHUPREPARATIONANDCHARACTERIZATIONOFA12OAFEXALYLAYERSONMANETSTEELJJNUCLMATER，1994，2122151