粉末渗锌工艺介绍(简要).doc

渗锌表面处理工艺及应用介绍
介绍渗锌的基本概念
渗锌是用热扩散方法在钢铁表面获得锌铁合金层的表面保护工艺。渗锌获得的表面渗层完全是由锌铁合金层组成,而热镀锌层则是由纯锌层(η相)和锌铁合金层组成。
渗锌分类:根据所采用的设备和工艺不同,渗锌可分为固体渗锌(即粉末渗锌)、真空渗锌、镀扩散渗锌和气体渗锌等几种。
粉末渗锌的原理:将渗锌剂与钢铁制件,共置于渗炉中,加热到400℃左右,活性锌原子则由钢铁制件的表面向内部渗透,同时铁原子则由内向外扩散,在制件表层形成了一个均匀的锌—铁化合物即渗锌层。
技术原理:属于化学热处理工艺。
国外,在欧洲的一些国家在1940年推广并实现了工业化生产,1970年后欧洲的工业发达国家得到普遍推广应用。在我国20世纪60年代开展研究,90年代开始应用。
粉末渗锌工艺过程
将钢铁构件、锌粉及惰性冲击介质混合填充在密封的不锈钢容器中,并将容器放置在热处理炉中,在旋转容器下加热到350~450℃并保温一段时间,利用金属原子的热扩散作用,在构件表面形成Zn/Fe合金保护涂层。
工业化粉末渗锌过程是在不断滚动状态下进行加热处理,粉末混合物与工件之间的机械摩擦、冲击作用,不仅有利于新鲜扩散渗剂与被处理界面的紧密接触,而且使得被加热介质温度场均匀化,并有效促进冶金扩散化学反应。
目前的工业化粉末渗锌涂层不需要惰性气体或低真空的加热环境,一般在大气环境下的密封容器中就可实现热扩散涂层处理,因而热处理设备简单、成本低,非常适合于复杂形状钢铁构件的大批量加工处理。
工业化粉末渗锌技术是指包括前处理、加热渗锌及后处理等完整的一种热扩散涂层加工工艺过程。
粉末渗锌工艺特点
粉末渗锌热扩散涂层与传统镀锌工艺比较,具有以下优势和特性:
涂层厚度均匀性好
1)粉末渗锌涂层厚度只取决于加热温度与保温时间,与构件的形状和不同位置基本无关。一般厚度在15~130μm。
2)热浸镀锌涂层厚度一般在15~130μm,构件平面与边角镀层厚度有明显差别,均匀性差,不易控制。
3)电镀锌涂层厚度一般在5~25μm,平面镀层均匀性好,但对构件内部空腔,镀层薄有时无镀层。
4)热喷涂锌层厚度一般为84~300μm,可达3mm,涂层厚度均匀性差,致密性低。
渗锌涂层硬度最高,耐磨损和抗划伤能力最强
渗锌涂层硬度为250~420HV。
热浸镀、电镀锌层硬度为75~88HV(纯锌)。
热喷涂锌层也为纯锌并且有1%~15%孔隙率,因而硬度更低。
达克罗涂层硬度最低,仅为2~6H(H为铅笔硬度测量单位)。
渗锌涂层与基体金属的结合力最高
粉末渗锌层为扩散冶金结合,具有很好的附着强度,耐磨损抗划伤,涂层很难剥离掉,只有用化学酸洗方法才能除掉。其涂层与母材界面拉伸强度:600~700kg/mm2;涂层表面层拉伸强度为300~350kg/mm2。
渗锌涂层耐腐蚀性最强
粉末渗锌层为铁—锌合金组织,渗锌层与铁的电位差低于锌与铁的电位差。因而作为阳极性保护层,渗锌层具有更好的保护效果。比热浸镀锌的耐腐蚀性高10%~30%。
渗锌涂层涂覆性能最好
粉末渗锌层均匀与油漆和高分子涂层材料之间具有很好附着强度,其复合涂层的耐腐蚀性均明显优于热浸镀、电镀锌和热喷涂锌层。
渗锌过程温度低,不影响构件机械性能,没有氢脆现象
渗锌处理的温度在350~450℃,此温度下吸入钢基体的氢原子已扩散逸出。
渗锌过程节约锌粉
粉末渗锌工艺耗锌量是热喷涂锌的30%、热浸镀锌的60%。
渗锌工艺过程无环境污染
粉末渗锌为固态热扩散过程,构件与渗剂在密闭的容器中进行扩散和分离,没有锌蒸汽产生,热处理炉用电、燃油或燃气作为能源,对周围环境没有污染。而热浸镀锌有锌废料和锌蒸汽等污染,电镀锌有“三废”排放严重污染,达克罗涂层由于存在“Cr6+”对环境产生严重污染,目前国外已限制达克罗涂层的工业应用。
烧结镀层(达克罗涂层):是将浸涂和高温烧结(300℃)相结合的方法,在钢铁表面生成的锌铝的涂敷层。是我国1993年引进一种表面处理技术,主要适合于各种紧固件和小尺寸五金器具。镀层外观质量优于热浸镀锌。
渗锌的质量要求及检测方法
渗锌前处理质量要求:钢铁工件在渗锌前经过除油除锈处理以后,表面应无残锈迹、积炭和油污,焊接件的焊缝处应无焊渣,铸造件表面应无残留型砂。
渗锌件的外观要求:采用目测方法观察外观表面,其外观应达到以下要求。1)渗锌层表面应平整、均匀,采用旋转渗锌设备渗锌的工件表面允许有轻微的擦伤。
2)渗锌工件表面呈暗灰色或银灰色。
3)经钝化、磷化和后处理的渗锌工件因工艺不同呈不同的颜色,经有机涂层后处理应达到供需双方约定的色泽要求。
渗锌层的附着强度:机械行业标准JB/T5067《钢铁制件粉末渗锌》对渗锌层的附着强度均未