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粉末渗锌热扩散涂层与传统镀锌工艺比较,具有哪些优势特点?

返回列表 来源: 发布日期: 2020.10.21


固态多元共渗表面强化技术是利用加热状态下金属原子的渗透扩散作用,将一种或多种金属元素渗入到金属工件表面形成一种合金防护层的一类化学热处理工艺,通过热扩散涂层处理工艺可以明显改善金属材料表面耐腐蚀、耐磨损、抗氧化及抗冲击等使用性能,有效扩大金属材料的应用范围。

粉末渗锌就是一种具体的热扩散表面强化技术,它是利用加热状态下将锌元素扩散进入钢铁构件表面制备Zn-Fe合金保护层的一种化学热处理工艺。粉末渗锌涂层可以有效改善和提高钢铁构件表面的抗腐蚀、抗表面氧化及耐磨损性能。

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值得注意的是:粉末渗锌涂层在大气环境或加速腐蚀试验环境下,在早期使用中可能在涂层表面局部呈现褐色斑块现象,但这种类似锈蚀的褐色斑不会影响涂层的防腐性能(必须与钢铁基体的腐蚀区分开),这是由于Zn-Fe合金涂层表面Fe离子释放而产生的氧化物。为避免上述现象,粉末渗锌热扩散涂层必须进行钝化后处理(磷钝化或无机封闭处理等)。因此,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工序的一种热扩散涂层加工工艺过程。

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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:

1)、涂层厚度均匀性好

粉末渗锌涂层厚度只取决于加热温度和保温时间,与构件的形状和不同位置基本无关。无论螺纹、内壁或凹槽等部位,通过控制规范都可获得在15-130μm之间变化均匀涂层(图4示)。热浸镀锌涂层厚度一般在15-130μm,构件平面和边角镀层厚度有明显差别,厚度均匀性差、不易控制。电镀锌涂层厚度一般在5-25.4μm,平面镀层均匀性好,但对构件内部空腔、镀层薄有时无镀层。热喷涂锌层厚度一般为84-300μm,可以达<3mm,涂层厚度均匀性差、致密性低。

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2)、渗锌涂层硬度最高,耐磨损和抗划伤能力最强

试验表明粉末渗锌涂层显微硬度为250-420Hv。而热浸镀、电镀锌层表面为纯锌,涂层硬度一般为75-88Hv,热喷涂锌层也为纯锌并且具有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)。硬度越高表明镀层耐磨损性能越好、抵抗表面划伤能力也越强。

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3)、渗锌涂层与基体金属的结合强度最高

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。

4)、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。试验表明在海洋大气、恶劣的工业大气等多种环境下,渗锌层的耐蚀性高于电镀锌,比热浸镀锌的耐腐蚀性高10%-30%。

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5)、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(图5示)。

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6)、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350-450oC,此温度下吸入钢基体的氢原子已扩散逸出。因此在应用中没有氢脆的危害,也能避免弹簧、高强度件因处理温度高造成机械性能下降的局限性,可以处理各种钢铁锻件、组装件、紧固件、铸件、铸钢件和型钢、对温度有特殊要求的高强钢构件和弹簧钢构件等。

7)、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%。热浸镀锌由于锌蒸汽、锌灰、锌渣及锌液飞溅、锌瘤毛刺等造成较多锌原料浪费;热喷涂过程由于锌粉氧化也会造成大量锌的损失,而粉末渗锌在密封容器中进行,所加锌粉可根据构件表面积和镀层厚度准确控制,耗锌量明显低于上述镀锌工艺。

8)、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,没有锌蒸气产生,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。

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