粉末渗锌工艺介绍.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 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℃ 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作明确的定量要求，仅要求渗层与基体结合良好，不得起皮、脱落，并能承受制件规范条件下的操作，或由供需双方协商。 力学性能要求：对于适合渗锌的钢铁材料，即回火温度高于渗锌温度的材料，经渗锌后，