扩散性铝化物涂层附制备工艺
固体粉末包埋扩散渗铝技术简介-渗铝车间
渗铝最新技术——固体粉末包埋扩散渗铝技术第一部分固体粉末包埋扩散渗铝技术简介1、固体粉末包埋扩散渗铝技术在我国的发展固体粉末包埋扩散渗铝技术早在40年代就已出现，50年代由原苏联传入我国，由于该项技术工艺复杂，渗铝成本较高，我国仅在军工等行业有少量应用。
美国、日本等国家从60年代末期开始研究将固体粉包埋扩散渗铝材料用于石化行业的受压元件，以解决加工高硫原油的设备腐蚀问题和材料高温氧化问题。
采用固体粉末包埋扩散渗铝技术加工的渗铝材料除具备渗铝钢的抗高温氧化和耐腐蚀等特性以外，还具有良好的再加工性和焊接性能。
这就为渗铝材料的应用拓宽了道路。
我国于90年代初开始研究将用固体粉末包埋技术加工的渗铝材料批量用于石化设备内构件，经过十多年的研究和实验。
固体粉末包埋扩散渗铝技术水平有了很大的提高。
应用范围也从设备内构件填料向热交换器管束、工艺管道和加热炉管方向发展。
2、固体粉末包埋扩散渗铝的概念固体粉末包埋扩散渗铝工艺是将被渗工件和固体粉末渗铝剂，按一定要求装入一个特制的箱体内密闭，放进加热炉内，按一定的要求加热、恒温，在加热过程中渗铝剂内发生一系列的化学反应、使渗剂中的铝原子活化、从而将铝原子渗透（扩散）到钢表层基体内，在钢表层基体内形成一层铁铝合金的过程。
（见下图）1—加热炉2—渗剂3—渗箱4—工件5—端盖和排气装置3、渗层的组织与铝含量的关系。
根据铁铝合金状态图，随着渗层中铝含量的增加、在渗层中依次出现铝在α铁中的固熔体、Fe3Al、FeAl 、FeAl2和少量的Fe2Al5及FeAl3等。
渗层组织及铝含量有以下对应关系。
（1）渗层表面主要成份是FeAl2和少量的Fe2Al5及Fe2Al5 ，这层的铝含量在45%（wt）左右（2）第二层主要成份是Al4C3相，灰色棒状。
（3）第三层主要成份是FeAl ，这层铝含量32%（wt）左右。
（4）第四层主要成份是Fe3Al ，这层铝含量在14%以下。
（5）第五层Al在α铁中的固熔体，铝含量在10%（wt）以下。
铝化物涂层产品介绍
中国科学院金属研究所表面工程研究部
地址：沈阳市沈河区文化路 72 号
联系方式 hjyu11s@
部件渗铝主要通过以下三种涂层工艺实施：
包埋法 我们最常用的包埋方法是在玻璃密封或 H2 还原/Ar 惰性气氛中进行的，避免了部件的氧化。
渗铝部件被浸入在粉末中，粉末的成分包括： 渗铝源：铝粉（或铝合金） 活化剂(例如卤化物) 惰性填充剂（例如氧化铝；防止粉末烧结）
外包埋 外包埋法与包埋法很相似，唯一不同的是部件悬挂在粉末之上而不与粉末接触。
优点：消除了涂层当中的颗粒，改善了部件表面，不需要进一步的表面处理。
缺点：增加了粉末与部件的距离，因此降低了沉积速率。
气相渗铝 表面工程部自主研发气相渗铝方法，可以沉积燃气轮机叶片内腔，气相渗铝是外包埋法的改进版，不 同之处在于： 1. 每一个部件都有独立的气体发生室。 2. 从粉末中产生的卤化物气体被输送到叶片内腔当中沉积涂层。
渗铝
渗铝是一项高温化学工艺，主要利用铝元素扩散到基体表面形成一层金属铝化物涂层。金属所表面工 程研究部成功研发多种铝化物涂层，可以为客户提供多种铝化物涂层防护方案，满足工程要求。
铝化物涂层的应用和性能
铝化物扩散涂层为中高温工作环境当中的金属材料提供防护，防护内容主要包括： 热腐蚀 金属粉化/尘化 氧化 硫化 碳化
料浆法 料浆法主要用于局部涂覆或局部修复。料浆主要成分为有机粘结剂和水，其中含有少量的渗剂。渗剂 的成分决定涂层成分。不需要涂层的区域需要遮盖，防止这些区域涂覆涂层。
总结
作为集生产和研发一体的涂层供应商，我们可以根据客户的需要研发并提供可以满足不同需要的涂层。 同时，为降低客户的成本，某些已经使用的渗铝部件可以被修复。我们通过严格的质量管理流程来保 证涂层性能。每一批每一件产品在交货前都会被仔细检查，按照美国材料标准协会 ASTM B875-96 铝 化物涂层标准。同时，每一批产品都会有质量证明，并附带样品供客户检测。
自蔓延工艺
在Al2O3-Fe体系燃烧合成离心铸造技术中，添加剂 主要是：SiO2、Cr2O3、Na2B4O7等。SiO2加入使 Al2O3初始结晶温度和最终结晶温度下降，显著提高陶瓷 层致密度。燃烧合成产物铁与Al2O3润湿性不良，加入 Na2B4O7后其润湿性大大改善，促进结合强度，提高压 减强度，增强复合管道耐热冲击和机械冲击的能力。
离心复合原理示意图
要成功地进行离心熔铸，应满足以下几个条件： ①可燃的SHS混合物； ②燃烧产物为高温熔体； ③燃烧温度高于基体的熔点； ④涂层和基体之间可形成冶金结合。
SHS离心铸造工艺的主要技术参数有： ①SHS混合物的燃烧温度 ②产物的熔化量 ③基体的厚度
（5）SHS焊接技术
随着现代工业和科技的发展，对耐热金属、金属间化合物、陶瓷 等材料的同种或异种材料的焊接要求越来越高，然而许多陶瓷在焊接 熔化时发生分解，从而导致焊件变脆，许多金属间化合物在焊接熔化 和重新凝固过程中，长程有序遭破坏，使其高温强度丧失，出现热裂 和脆性；而异类材料用常规方法焊接，会造成严重的不相容问题。 SHS焊接提出了一种有希望的解决办法。 SHS焊接是指利用SHS反应的放热及其产物来焊接受焊材料的 技术。根据被焊接母材来源的不同，可将SHS焊接分为一次焊接和二 次焊接。一次焊接是被焊接的母材在焊接过程中同时原位合成的焊接 工艺，而二次焊接则是焊接现存的母材。
SHS焊接可用于焊接同种和异型的难熔金属、耐热材 料、耐腐蚀氧化物陶瓷或非氧化物陶瓷和金属间化合物。 其装置如下图所示。
SHS焊接陶瓷的原理是利用活性元素在陶瓷的界面处 与陶瓷发生界面反应来改善陶瓷的表面状态，以提高焊料 反应产物与陶瓷的润湿性。例如采用Ti-C-Ni粉末作为焊料 可以实现SiC陶瓷的SHS焊接，金属镍粉的作用是为了降 低反应的激发温度和燃烧温度。 在异类材料的焊接中，目前研究得比较多且有明确 应用前景的领域是陶瓷与金属之间的焊接。
MCrAlY_金属黏结层高温失效行为研究进展
第 3 期第 22-32 页材料工程Vol.52Mar. 2024Journal of Materials EngineeringNo.3pp.22-32第 52 卷2024 年 3 月M CrAlY 金属黏结层高温失效行为研究进展Research progress in high -temperature failure behavior of M CrAlY metal bond -coat刘佳琪1，2，王超会1，2*，林蔚1，2，由园1，2，程伟东1，2，董美伶1，2，王铀3，王宇航1，2，朱忠宇1，2，刘金泉1，2（1 齐齐哈尔大学 材料科学与工程学院，黑龙江 齐齐哈尔 161006；2 黑龙江省聚合物基复合材料重点实验室，黑龙江 齐齐哈尔 161006；3 哈尔滨工业大学 材料科学与工程学院，哈尔滨 150001）LIU Jiaqi 1，2，WANG Chaohui 1，2*，LIN Wei 1，2，YOU Yuan 1，2，CHENG Weidong 1，2，DONG Meiling 1，2，WANG You 3，WANG Yuhang 1，2，ZHU Zhongyu 1，2，LIU Jinquan 1，2（1 College of Materials Science and Engineering ，Qiqihar University ，Qiqihar 161006，Heilongjiang ，China ；2 Heilongjiang Provincial KeyLaboratory of Polymeric Composite Materials ，Qiqihar 161006，Heilongjiang ，China ；3 College of Materials Science andEngineering ，Harbin Institute of Technology ，Harbin 150001，China ）摘要：随着航空发动机与燃气轮机涡轮进口温度的不断提高，M CrAlY （M =Ni ，Co 或NiCo ）包覆型涂层因具有抗高温氧化以及高的热膨胀系数等优点，成为广泛应用的热障涂层金属黏结层材料。
涂层制备方法
01 涂层的概述
01 涂层的概述 1.1 涂层的定义
01
涂层是涂料一次施涂所得到的固态 连续膜，是为了防护，绝缘，装饰等目 的，涂布于金属，织物，塑料等基体上 的塑料薄层。涂料可以为气态、液态、 固态，通常根据需要喷涂的基质决
包埋法的优点：
（1）过程简单， 只需要一个单一 过程就可以致密 的涂层。
（2）涂层制备 前后基体材料 尺寸变化很小。
（3）涂层和基 体间能形成一 定的成分梯度， 涂层与基体的 结合较好。
包埋法的缺点： （1）高温下容易发生化学反应使纤维受损，从而影响C/C基体的机械性能。 （2）涂层的均匀性很难控制，往往由于重力等因素而使得涂层上下不均匀。
理气相沉积、
可靠性、延长了使
化学气相沉积
用寿命，具有很大
等)和非金属
的经济意义和推广
涂层技术等。
价值。
02 几种常见的涂层制备方法
2.1 电类溶液中，以被镀基体金 属为阴极，通过电解作用，使 镀液中欲镀金属的阳离子在基 体金属表面沉积出来，形成镀 层的一种表面处理方法。
镀层大多是单一金属或合金，如钛钯、 锌、镉、金或黄铜、青铜等；也有弥散层， 如镍-碳化硅、镍-氟化石墨等；还有覆合层， 如钢上的铜-镍-铬层、钢上的银-铟层等。电 镀的基体材料除铁基的铸铁、钢和不锈钢外， 还有非铁金属，或ABS塑料、聚丙烯、聚砜和 酚醛塑料，但塑料电镀前，必须经过特殊的 活化和敏化处理。
涂层技术是采用化学的、物理的方法改变材料或工
件表面的化学成分或组织结构以提高机器零件或材料性
能的一类处理技术。
这些用以强化零件
它包括表面涂
或材料表面的技术，
层(低压等离
赋予零件耐高温、
Ni-Al金属间化合物涂层的制备方法
---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------ Ni-Al金属间化合物涂层的制备方法摘要：通过在普通合金钢（Mn）基材表面采用电镀工艺制备一层Ni涂层，然后在Ni涂层表面制备一层Al 层，通过固体高温扩散，制备出具有Fe-Ni-Al过渡层的Ni-Al金属间化合物涂层，该涂层将具有界面结合力强、热应力小、导热性较好等优点，将具有很高的应用价值。
结果表明：（1）采用电镀工艺，在普通合金钢基体表面制备出一约40µm的Ni涂层。
（2）对镀镍后试样，采用固体粉末渗铝方法进行渗铝，制备出一连续涂层，在距试样表面35µm内，涂层相为Ni2Al3。
距试样表面35µm~55µm范围，为过渡区（三种元素共存），距试样表面55µm 后面区域为Fe基体。
10724关键词：电镀镍涂层固体粉末渗铝高温扩散Ni-Al金属间化合物1 / 15毕业设计说明书（论文）外文摘要Titlestudy on preparation of Ni-Al intermetalliccompound coatingAbstractBy plating for a layer of Ni coating on the substrate surface in the ordinary alloy steel (Mn), and then prepared the surface of the Ni coating layer of Al layer, diffusion through the solid high temperature, with the preparation of Fe-Ni-Al interlayer Ni-Al intermetallic compound coating will be produced. the coating interface will combine with strong, heat stress, thermal conductivity, etc. That will have a high value of production.The results show that: (1) By plating process, an approximately 40μm Ni coating of which different changes of thickness in the ordinary alloy steel substrate surface preparation are aroused because of a variety of factors in the outside world. (2) By solid high-temperature---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------diffusion aluminizing to the sample after nickel-plated, a continuous coating is electrodeposited.In the distance of 35μm from the surface of the sample, the primary phase is Ni2Al3. In the range of 35μm to 55μm from the surface of the sample , it is a the transition zone (three elements co-exist). Beyond the range of 55μm from the sample surface ,it is the region for the Fe matrix.金属间化合物性能介于金属和陶瓷之间[1]，在强度、硬度、化学稳定性和高温稳定性等方面都非常优越，但韧性普遍较差，多用来与普通的金属或合金复合，也可单独用于普通金属或其合金难以应用的高载荷、高温或腐蚀环境。
添加中间层的Mo—Al箔材扩散连接工艺及界面结合机理的研究
（ ）Ｆ —Ｃ —Ｎ Ｃ耐 磨 合 金 的 硬度 和耐 磨 性 都 １ ｅ ｒ ｂ—
高于 Ｆ．卜 ｅｃ ｃ耐磨 合金 ， 宏观硬度 相对提高 ｌ． ｌ ， ２７％ 相 对耐磨 性提 高 ４ ％ 。 ９ （ ）原 位生 成 的硬 质 相 Ｎ Ｃ 的形 状 不 规 则 ， 面 ２ ｂ 断
参
考
文
献
［ ］ 材料热加工 ， ０ ３ （ Ｏ ：５— ７ Ｊ． ２ ６，５ １ ） ２ ２ ． ０
［ ］ Ｂ ｒｓＨ，ｉ ｈｒ ．Ｍ ｃｏｔ ｔｒ ｏ ｅＣ — ａ ｆｃｎ ｌ １ ｅｎ Ｆｓ ｅ ｃ Ａ ｉｒｓ ｕｅ ｆ —ｒＣｈｒ ａｉｇａ ｍｃ Ｆ ｄ 一 １ ｉ ｄｉｏ ｓｏ Ｎ ， ｉＢ［ ］ ｏ ｗｔ ａｄｔ ｎ ｆ ｂ Ｔ ， Ｊ ．Ｍａ ｒ ｌ Ｃ ａａｔ ｉ ． ｙ ｈ ｉ ｔ ｉ ｓ ｈｒｃ ｒ ａ ｅ ａ ｅｚ
多呈 不规则 多 边形 ， 布集 中 ， 长 于 基 体 或 者镶 嵌 在 分 生
Ｍ， 碳化 物 上 。 Ｃ
ｃ Ｃｗ ｌ ｓｒ ｃ ｇｌ ｅ［ ］ ｈｎ ｌｉｇ２ ０ ，２ ２ ： 卜 ｅ ｕｆ （ ） ｄ ａｎ ａ
９ —９ ２ ７．
［ ］ 陈大伟 ， ３ 王青 峰 ， 苏
８． ５
航 ． 和 铌对 多层 焊焊 缝 金属 显微 铜
组 织 和 硬度 的 影 响 ［ ］ 机 械 工 程 材 料 ，０ ７ ３ （ ） ８ Ｊ． ２０ ， ｌ １ ：２—
［ ］ 彭晓春 ， ４ 晁建兵． 和热 处理 对高铬 铸铁组 织性 能的影 响 铌
作者简介 ： 夏立明 ，９ ２年 出生 ， 士。主要 从事 耐磨堆 焊药 １８ 硕
航空发动机的表面涂层技术_GAOQS
年第期??航空制造技术专题综述航空发动机的表面涂层技术 总参谋部陆航部株洲地区军事代表室彭秀云摘要结合实际应用对发动机上各主要部件所使用的涂层及其工艺与性能特点进行了描述并介绍了目前航空发动机涂层技术的分类和使用情随着航空况。
关键词表面涂层涂覆工艺航空发动机发动机技术不断发展和性能不断提高其工作温度也逐步升高目前先进发动机的压气机出口温度已达到℃燃烧室及加力燃烧室的工作温度接近℃涡轮进口温度达到℃。
但这些部位的零件所用的基体材料的性能和所能承受的温度有限不可能完全满足要求为了提高其寿命、可靠性和抗疲劳等性能使用各种涂层是一种有效方法。
航空发动机使用的涂层分类保护涂层。
抗磨、耐冲击等保护涂层可对管路、附件、叶片、机匣、帽罩等发动机构件起到改善工作条件、提高可靠性和延长使用寿命的作用。
如为提高冠状涡轮工作叶片叶冠接触面的耐磨性可在叶冠接触面上喷涂或硬质合金等耐磨材料。
封严与密封涂层。
为限制转子、静子之间的间隙不使气流泄漏在静子、转子叶片或封严蓖齿上涂覆软、硬涂层用磨损涂层的方法来保持封严。
橡胶涂层。
航空发动机压气机叶片在工作中处于高离心负荷状态在振动作用下最容易被破坏所以叶片的减振非常重要。
叶片振动的形式包括强迫振动、颤振、旋转失速和随机振动。
为保证发动机安全工作压气机叶片振动不能过大为此除了在叶片设计上采取加凸尖、减振环、阻尼块、带冠叶片、宽弦叶片、加强肋、削尖等减振措施外有的国外发动机正采用橡胶涂层即将橡胶涂层涂于压气机叶片燕尾槽底部然后将叶片装入压气盘的燕尾槽内。
橡胶涂层属于高弹性分子材料振动时可吸收能量有明显的阻尼作用其密封性好使用寿命长且容易更换便于维护。
热障涂层。
现代航空发动机的涡轮进口温度高达℃但第三代单晶材料只能承受℃的温度用复杂的气冷方式冷效也只有℃左右还有℃的差距只能靠发展热涂层技术来解决这一问题。
热障涂层在燃烧室中的应用已有多年历史近年来热障涂层已成为涡轮叶片设计和维护的关键技术之一如在 、、、、等涂层发动机的工作叶片和导向叶片上就应用了、、、等涂层材料。
涂层制备方法
此种方法广泛应用于玻璃、陶瓷、高超导材料、纳米材料及各种复合材料 的制备。
2.4 原位合成工艺
04
原位合成工艺是在一定条件下，通过元素和元素之
间的物理化学反应（置换反应、氧化还原反应、相变、
成核和结晶、化合和分解反应等），在基体表面原位形
成一种或多种高强度、高硬度的增强颗粒，从而起到强
化基体的作用。
（5）工艺上可实现连续生产和近 净成形工艺，能与铸造工艺结合， 直接制造出形状复杂、尺寸变化大 是近终形产品。
2.5 热喷涂
04
利用某种热源把细微而分散的金属和非金属喷涂材料加热到熔化 或半熔化状态，并高速喷向基体材料的表面，而形成各种所需的涂 料的一种技术。这种喷涂工艺几乎可以喷涂所有的工程材料，如硬 质合金、陶瓷、金属、石墨和金属陶瓷。
节约贵重材 料。
基体材料 的热影响 小。
2.5 热喷涂
04
几种常见的热喷涂方法
1.等离子喷涂： 等离子喷涂是由等离子喷枪产生等离子焰流来进行的，是在工作
气体电离后将粉末用载气送进高温等离子焰流中，形成涂层。具有温 度高，能量集中，弧稳定性好等特点。
图1.4：等离子喷涂
2.5 热喷涂
04
首先在阴极和阳极（喷嘴）之间产生一直流电弧，该电弧把导入的工作气体 加热电离成高温等离子体，并从喷嘴喷出，形成等离子焰，等离子焰的温度很 高，其中心温度可达30000K，喷嘴出口的温度可达15000~20000K。焰流速度 在喷嘴出口处可达1000~2000m/s，但迅速衰减。粉末由送粉气送入火焰中被熔 化，并由焰流加速得到高于150m/s的速度，喷射到基体材料上形成涂层。
电镀的主要用途包括防止 金属氧化(如锈蚀) 以及进行装 饰。不少硬币的外层亦为电镀。
涂层技术原理及分类
喷 涂方法 粉末火焰喷涂(焊)
丝材火焰喷涂 陶瓷棒材火焰喷涂 高速火焰喷涂(HVOF) 爆炸喷涂(D - GUN)
电弧喷涂 大气等离子喷涂(APS) 低压等离子喷涂(LPPS)
水稳等离子喷涂
低速火焰喷涂
电弧喷涂
等离子喷涂
高速火焰喷涂 温度 0 速度 0
2500 250
5000 500
7500 750
各种复合材料
金属涂层
复合材料涂层
涂层材料
各种金属，如 铜、铝、镍、 铬、银等。
有机材料，如油漆、树脂; 无机材料，如陶瓷及有色矿物。
非金属涂层
按涂层材料分
金属涂层 非金属涂层
复合材料
涂层的分类
按涂层功能分
防腐涂层 防耐腐磨涂涂层层 特耐殊磨功涂能层涂层 特殊功能涂层
按涂层制备方法分类(见下页）
现有工艺
• 浸渍法又称提升法，它是将基片浸渍在溶胶中，再以恒 定的速度从溶胶中提升出来，从而在基片表面上形成膜 。浸渍法涂膜具有设备简单、操作方便的优点，并且基 片两面可以同时镀膜；但该法涂膜不易均匀。
• 旋涂法又称甩胶法、离心法。它是将基片固定在旋转的 圆盘上，再将镀膜液倒在基片上，由于旋转扩展形成均 匀的液膜。旋涂法涂膜均匀，但不易大面积成膜。
广泛应用于汽车工 业、航空航天等各 个部门
适合大批量生产
未来电镀技术研究与开发重点
1
更广泛的应用各种电流，超声， 以及各种其他物理机械作用。
2
研究、开发应用新型非水镀 液——熔盐。
3 更广泛研究、应用新的镀层。
4
研究、发展和应用清洁电镀技 术。
化学镀技术定义
化学镀是一种不需要通电，依据氧化还原反应原理，利用 强还原剂在含有金属离子的溶液中，将金属离子还原成金 属而沉积在各种材料表面形成致密镀层的方法。
不同条件下进行渗后扩散的铝硅涂层氧化行为研究
不同条件下进行渗后扩散的铝硅涂层氧化行为研究陈忠;蒙彩思;火克莉;张姚;郝粉利【摘要】目的提高铝硅涂层的抗氧化性能.方法采用料浆法在DZ417G定向凝固镍基高温合金叶片的燃气流道表面制备铝硅防护涂层,通过扫描电子显微镜(SEM)分析不同条件下进行渗后扩散的铝硅涂层表面显微组织形貌和截面显微组织形貌.结果无保护气氛下进行渗后扩散处理的铝硅涂层,在扩散过程中就已经发生了氧化,氧化过程首先形成多孔非致密结构的θ-Al2O3相,随着氧化过程的进行,θ-Al2O3相逐渐转变成致密结构的α-Al2O3相,从而起到真正的抗氧化作用.结论铝硅涂层中的Al元素提前被消耗,对铝硅涂层的使用寿命存在一定影响,因而渗后扩散须保证在真空条件下或有保护气氛条件下进行,使叶片表面渗后的铝浓度达到一定的要求,从而在使用过程中可以生成致密结构的α-Al2O3相,起到抗氧化作用,提高叶片的使用寿命.【期刊名称】《装备环境工程》【年(卷),期】2019(016)001【总页数】5页(P30-34)【关键词】铝硅涂层;氧化;SEM;EDS【作者】陈忠;蒙彩思;火克莉;张姚;郝粉利【作者单位】贵阳航发精密铸造有限公司,贵阳 550014;贵阳航发精密铸造有限公司,贵阳 550014;贵阳航发精密铸造有限公司,贵阳 550014;贵阳航发精密铸造有限公司,贵阳 550014;贵阳航发精密铸造有限公司,贵阳 550014【正文语种】中文【中图分类】TG178随着航空涡轮发动机工作温度的不断提高，对发动机关键零件所用镍基高温合金的高温力学性能也提出了更高的要求，仅靠改进涡轮叶片的制造工艺，往往难以满足安全可靠工作所需的抗高温氧化和热腐蚀能力[1-3]。
防护涂层是保护叶片具有良好抗高温和耐腐蚀性能的有效手段，通过防护涂层的使用，既能保障叶片的强度，又能提高各项性能，是目前航空发动机叶片制备生产中必不可少的工艺过程。
其中，Al-Si涂层作为一种改性的铝化物涂层，因其具有优异的抗高温氧化和热腐蚀性能而广泛应用于航空发动机涡轮叶片的高温防护中[4-5]。
整体催化剂浆液及涂层制备方法
整体催化剂浆液及涂层相关文献整体催化剂主要由活性组分、助催化剂、分散担体和骨架基体等组成。
由于载体比表面积小(小于1m2/g)，所以必须在载体上涂覆一层大比表面积的涂层材料，以分散和稳定催化活性组分，增大活性组分的有效催化面积。
活性组分、助催化剂和分散担体以涂层结构负载在骨架基体的内部孔道壁内表面上。
堇青石是至今发现的最适于应用的多孔陶瓷材料，机动车尾气净化催化剂通常以堇青石蜂窝陶瓷作为载体，以活性氧化铝作为涂层材料。
氧化铝涂层浆液制备方法上的差异对涂层的结构和物化性能会产生较大影响，决定着氧化铝涂层的比表面积以及涂层与蜂窝载体的结合强度，进而对最后制得的整体催化剂的反应性能产生影响。
本文主要对国内整体催化剂浆料的制备及涂层方法进行总结。
天津大学的刘方兴等[1]以沉降高度、电泳淌度和粘度作为衡量浆料稳定性的参数，研究了分散剂丙烯酸（PAA）加入量和pH值对α-Al2O3浆料稳定性的影响，并发现以聚丙烯酸为分散剂的α-Al2O3悬浮浆料稳定性强烈地受分散剂加入量和pH值的影响。
在配制稳定的α-Al2O3浆料时,分散剂并非越多越好,它有一最佳值(饱和吸附量)。
分散剂对浆料的作用效果除与pH值有关外，还与浆料固相浓度有关。
周丽敏[2]讨论了分散剂分子碳-碳主链长度、支链结构、C=C双键及羟基等结构因素对有机溶剂系统中Al2O3流延浆料稳定性的影响。
他认为分散剂的选择对于获得稳定的、具有适宜粘度的高固含量浆料来说是关键的。
在选择用于有机溶剂系统中Al2O3流延浆料的分散剂时，应从以下几方面加以考虑：主链长度超过临界值(8个碳左右)的分散剂才能用于制备稳定的,具有良好流动性的高固含量浆料,而当主链长度超过12个碳之后,主链长度的增加对分散剂分散效果的影响变得不明显；在远离极性头基的位置带有一定支链结构的分散剂比无支链的分散剂具有更好的分散效果，支链长度在5到10个碳原子范围内时，分散剂的分散效果比较好，而当支链是一个苯环时,其作用效果与具有10个碳原子的支链相当；分散剂分子中的C=C双键和羟基都有利于分散剂分散效果的增强。
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扩散性铝化物涂层及制备工艺
高温铝化物扩散涂层是在20世纪50年代发展起来的，到目前仍被广泛应用，并占整个高温防护涂层的90%。
制备铝化物涂层的扩散渗铝工艺成熟，方法多样化。
在镍基合金上应用最广的渗铝方法有:固体粉末渗铝，料浆法渗铝。
下面简要介绍固体粉末渗铝、料浆渗铝、气相渗铝三种工艺的原理。
1固体粉末渗铝[11]
在耐热钢容器中，将样品包装于扩散剂之中，渗剂由金属铝粉末或富Al的FeAl合金粉末，活化物质(如卤族化合物)及填料(氧化铝)混合组成，用氢或氢气作保护气体，按规定的时间进行热扩散处理。
以钢的渗铝为例来说明渗铝的原理。
渗铝过程中发生如下系列反应:
2NH4Cl=2HCl+N2+3H2
6HCl+2Al=2AlCl3+3H2
Fe+AlCl3=FeC13+[Al]
即在高温下，NH4Cl分解释放出HCl气体、HCl和铝粉或FeAl粉中的铝反应形成气态AlCl3。
AlCl3扩散向渗件表面，并和基体元素铁反应，铝原子被置换出来.反应式在通常情况下几乎不会发生，但在金属表面有催渗剂的条件是有可能发生的。
一般常见的渗铝温度为850℃～1050℃。
温度太低，渗铝速度会急剧下降；温度太高，则渗铝件的晶粒急剧长大而使材料的机械性能变差。
渗铝层的厚度可通过调整渗铝时间和温度来控制。
但是，为获得较厚的渗层，延长渗铝时间远没有提高温度那样效果显著，因为在保温一定时间后，合金表面的铝己达到饱和状态，此后渗铝层的厚度将完全取决于铝的扩散速度，即使再延长时间，渗铝层厚度也不会有很大的增加[12]。
固体粉末渗铝的优点是:设备简单，操作方便，特别适用于机械的零部件；其缺点是:渗剂容易被氧化，工件尺寸受限制，对工件表面粗糙度有一定影响。
2料桨法渗铝[13][14]
料浆法(slurry process)将渗铝剂和粘结剂配制成料浆，涂在工件表面，烘干后在真空或氢气保护下进行高温扩散处理。
高温扩散处理温度一般在1000℃～1200℃。
用铝活度高的料浆得到向里扩散型涂层，铝活度低时得到向外扩散型
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铝化物涂层。
机理与固体粉末法类似，但因其有不受工件尺寸限制，可以在形状复杂的工件表面涂覆铝化物涂层.根据渗层形成的原理，料浆渗铝可分为熔烧型和扩散型两种。
熔烧型的料浆只用铝粉作渗剂，不加活化剂，其渗铝原理与液体法相同。
扩散型的渗铝剂中需有氧化铝粉及活化剂，其渗铝原理与固体法相同。
此次在K4l7合金表面制备的渗Al涂层属于无机盐料浆涂层，属于熔烧型，渗剂中无活化剂.无机盐料浆涂层是二十世纪七十年代发展起来的一种较新型涂层，它具有优越的耐腐蚀性能，而且工艺简便，成本低廉.我国制备此涂层一般工艺流程是:
待渗工件除油→称量或测厚→涂覆→烘干→固化→称量或测厚→扩散处理→清理→称量或测厚→成品
在按上述流程操作时，首先必须保证除油的质量，还可以用120～220目Al203砂轻吹，除去工件表面污物和造成一定的粗糙度，以增强料浆与工件表面的结合力.对料浆的厚度以称量法较为准确，用测厚法也可行。
料浆层的厚度以采用反复喷涂的方法来达到要求为好。
与一次喷涂达到厚度要求相比，多次喷涂可以改善料浆的均匀度及致密性。
采用反复喷涂的方法时，在每次喷涂后应予以烘干，烘干温度80℃。
如料浆层过厚，可用碱的水溶液除去后再重新喷涂。
固化在370℃左右进行，在扩散处理后应进行清理。
清理后的工件表面呈黑色；用轻吹砂的方法清理后，表面为带玫瑰红的乳白色。
影响工件质量工艺参数:
(1)粘结剂成分的影响粘结剂成分的变化，直接影响涂层的表面光洁度和渗入量。
(2)金属粉末的影响料浆中的铝粉含量一般控制在50%(质量百分数)。
含量过高会使料浆太稠而不易涂覆均匀，影响表面质量和涂层均匀性，含量过低涂覆时容易流淌，导致渗层铝浓度低。
(3)不同料浆量对渗入量的影响根据实践经验，一般来说，渗入量随料浆量的增加而增加，因此，正确地选择喷涂料浆量是控制渗层厚度的关键。
(4)扩散温度对渗入量的影响根据有关测试表明，扩散温度对渗入量的影响小。
因此，可在较宽的温度范围内选择扩散温度。
3气相渗铝[10]
气相渗铝(vapour phase Aluminizing)与粉末包装法相似，故也称非接触包装
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渗铝(out-of-contact Aluminizing)，或者称为over Aluminizing或above pack。
工艺步骤:在密封的反应器中，将样品悬挂于盛渗剂的浅盘之上，通入氢气。
当加热到预定温度，渗剂中含欲渗元素如Al或Cr的合金(Me)与活化剂卤族元素(X)
的化合物AX
X (A为NH
4
、Y、Zr或Hf)反应，生成挥发性金属卤化物MeXx: Me(合金)十AXx=MeXx(g)+A
当渗铝时，铝源用FeAl合金与Cl反应，可形成AlCl、AlCl
2和AlCl
3
，它
们以气态扩散到镍基合金工件表面进行反应，扩散形成涂层，从而避免渗剂颗粒镶人涂层表层，便于做面罩，使工件局部如叶片根部不渗铝，并使叶片冷却孔内部渗铝。
4渗铝涂层相与结构
以镍基合金为例来说明渗铝层的相与结构。
在Ni-Al二元体系中(见图1.1)，随铝含量升高可形成4种化合物相:γ′-Ni3Al、β-NiAl、δ-Ni2Al3以及NiAl3。
其中，NiAl
3
熔点仅为854℃，通常情况下涂层中不形成该相。
图1.1 Ni-Al二元相图
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γ′-Ni3Al:铝的质量分数为13.2%～14.9%，属面心立方结构。
它的熔点为1400℃，是镍基高温合金的强化相。
β-NiAl:铝的质量分数为23.5%～36%，属体心立方结构。
符合化学计量的β相的熔点为1638℃。
当铝的原子分数大于50%时，为富铝的β相；当镍的原子分数大于50%时，为富镍的β相。
δ-Ni2Al3:铝的质量分数为55%～60%，晶胞呈棱方点阵。
它的熔点为855℃-1133℃。
常温下，该相组成的涂层极脆，受外力时易碎。
因而在使用中不希望
涂层中存在Ni
2Al
3
相。
采用高温扩散，可将其转变为NiAl相。
当铝含量很低时，铝固溶到镍中，形成γ-Ni的固溶体。
在所有Ni-Al形成的固溶体和化合物相中，β-NiAl抗氧化性最好。
γ′-Ni3Al抗氧化性能介于β-NiAl 和γ固溶体之间。
铝化物涂层的结构[15]取决于渗剂中铝的活度、渗铝温度、基体合金成分、涂层厚度、涂层中其他元素的浓度及后处理工艺。
根据扩散方式可将渗铝分为向外生长型与向内生长型两种工艺[16]。
Goward等人将这两种工艺称为低活度渗铝和高活度渗铝，这种分法在概念上是含混不清的。
渗铝徐层的类型与多种因素有关，当渗剂中的铝活度固定时，改变活性剂的含量就可获得不同类型的涂层。
以涂层的生长方式来分类则可避免种种误解。
(1)向内生长型。
在较低温度(700～850℃)下进行，反应扩散形成富Al的Ni2Al3相组成的涂层，因为Ni2Al3相很脆，需经渗后退火(1000～1100℃)后处理。
涂层的生长机制为渗剂中铝向内扩散。
Ni2Al3层中Al向基体扩散，由于Al在Ni2Al3相中互扩散系数较高，Ni2Al3最终完全转变为β-NiAl，并形成外层，外层保留了Ni2Al3相中原有碳化物及富合金元素析出相质点；中间层为纯净的β-NiAl 相；内层又复含有基体中的沉淀相。
高活度渗铝需要两次加热，不仅操作步骤多，成本高，而且表层含碳化物，相对抗高温氧化不利。
因为碳化物氧化有气态氧化物，加速氧化膜的破坏。
(2)向外生长型。
在较高温度(1000～1100℃)下进行Al与Ni反应生成NiAl 相涂层，涂层长大由Ni向外扩散。
同时NiAl层下合金中Ni浓度降低而合金元素富集；因镍基高温合金通常含3%～6%(质量)Al，故在原始表面下形成富Ni的NiAl层，其中含有基体合金元素和析出相(如碳化物和σ相)。
而原始表面以上
富Al的NiAl外层表面区镶入渗剂的颗粒，成为徐层的夹杂物(如Al
2O
3
)。
为解
决渗层表面镶入夹杂，发展了气相渗铝工艺。
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