Назначение диффузионных методов покрытий. Виды диффузионных покрытий, их классификация

Диффузионные методы формирования покрытий являются одними из важнейших направлений изменения свойств поверхности, обеспечивающих поверхностное упрочнение металлов и сплавов (повышение поверхностной твердости, износостойкости, усталостной прочности, теплостойкости и т.д.), а также повышение стойкости металлов и сплавов против воздействия внешних агрессивных сред при нормальных и повышенных температурах (коррозионная стойкость в атмосферных условиях, стойкость к кавитационной эрозии, кислотостойкость, жаростойкость, окалиностойкость и т.д.).

Диффузионные методы имеют большое значение в качестве самостоятельных видов покрытий, а также представляют большой интерес как одни из важнейших процессов, протекающих при высокотемпературных методах нанесения покрытий в вакууме, методах газотермического и плазменного нанесения порошковых материалов на поверхность обрабатываемых изделий, при осуществлении термической обработки после предварительного нанесения покрытий химическими, электрохимическими, вакуумными, контактными методами, плакированием, сваркой взрывом и другими методами. В этом случае, в зависимости от решаемых задач, процессы диффузионного взаимодействия материала покрытия и основы либо специально реализуют, получая хорошо развитые диффузионные зоны со специальными свойствами и соответствующей структурой, либо, наоборот, при выборе режимов термической обработки выбирают такие режимы теплового воздействия, при которых исключается образование хрупких легко отслаивающихся зон диффузионного реакционного взаимодействия.

В общем случае диффузионные методы покрытий осуществляют путем нагрева и выдержки в химически активных, содержащих наносимое вещество, средах либо контактно покрытых пленкой наносимого материала. Диффузионные методы получения покрытий включают две крупные группы покрытий.

Первая группавключает насыщение поверхности металлических изделий неметаллами, а также удаление неметаллов из поверхности. Такими неметаллами являются: углерод, азот, бор, водород, сера. В этой связи диффузионные способы получения покрытий получили названия: науглероживание (цементация), азотирование, борирование, сульфидирование. Удаление неметаллов происходит при обезуглероживании, обезводороживании, деазотировании.

Насыщение может проводиться одним неметаллом или комплексно двумя или тремя неметаллами. Такими процессами являются:

– углеродоазотировние (низкотемпературное цианирование, низкотем пературная нитроцементация);

– азотонауглеоживание (цианирование, нитроцементация);

– сульфоцианирование.

Как видно из названий процессов, насыщение в этих случаях ведется азотом и углеродом, а в последнем случае – одновременно азотом, углеродом и серой.

Вторая группапроцессов включает насыщение металлами и удаление металлов из поверхности. Такими процессами являются:

– алитирование (насыщение алюминием);

– хромирование (диффузионное насыщение хромом);

– силицирование (насыщение поверхности металлов и сплавов кремнием, проявляющим в диффузионных процессах свойства металлического вещества).

Принципиально возможно насыщение любых металлических материалов любыми другими металлическими материалами, в том числе, например, насыщение могут проводить титаном, ванадием, цинком, молибденом и другими веществами. Применяют и комплексные виды покрытий как двумя или тремя металлами, так и комплексные покрытия металлами и неметаллами. Такими примерами являются хромосилицнрование, хромованадирование, карбохромирование и т.д. В качестве примера удаления металлов можно привести обесцинкование.