渗铝是一种在铝液中于钢铁表面形成铝铁合金涂层的表面化学热处理方法。镀铝铝层按其生产方法可分为浸渍型和扩散型。热浸镀后,工件直接从熔融铝溶液中取出,空冷凝固。其表面不光滑,常有铝吸附和过量铝液凝固,厚度不均匀。典型的浸渍铝板结构大致可分为两层:外层为纯铝,化学成分与原铝液相似。纯铝层下面是铝和铁相互扩散形成的复合层,分布在不规则的齿状钢基体中。扩散法是将热浸镀铝工件放入空气电炉中,加热至850-920℃,保温3-4小时,取出空冷。
在这种扩散退火过程中,表面的铝熔化并扩散到金属基体中,纯铝层消失而无锯齿状特征,从而在表面形成铝铁化合物和固态熔融晶体结构,表面具有耐高温、抗氧化和耐腐蚀性能。国内外大量实验和实践证明,只要渗铝层表面铝含量不低于7%,就能保护金属基体,减缓甚至防止氧化和腐蚀。
渗铝层的厚度和浓度是评价渗铝件渗铝质量的两个主要指标,但渗铝件表面的铝浓度比厚度更关键。镀铝层薄、铝浓度高的涂层比镀铝层厚、铝浓度低的涂层更耐高温氧化和腐蚀。
镀铝板的耐蚀性决定了镀铝层的铝含量。当渗铝层中铝含量达到8%(WT%)时,耐蚀性明显提高。目前标准一般要求渗铝层铝含量大于15%(WT),渗铝层原子含量大于30%。对金属材料的保护作用体现在两个方面:一是在渗层表面形成致密、附着力强、极其稳定的Al2O3保护膜,具有很强的自我修复和再生能力。结果表明,当渗铝量大于8%(WT%)时,可以形成连续的保护膜。其次,渗铝层在液体介质中是一个相当大的阳极,长时间消耗渗铝层中的铝来保护母材不受腐蚀。