粉末渗锌工艺介绍

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1、渗锌表面处理工艺及应用介绍一、介绍渗锌的基本概念1. 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（n相）和锌铁 合金层组成。2. 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。3. 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 400C 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

2、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。二、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350450C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

3、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。渗锌后处理S.5U 濠锌后可朋抛光、钝化、磷化、有机涂层等后处理，以改善滲悴制件的外观或进季提高港 锌层的耐腐蚀性能。5,5,：高强度钢制件渗锌后用化判觥、钝优、磷化作为后处理时，是否需要进打消除氢臟蜩和 采用何种陰氢脆热柱理工艺条杵，由供需双方协商(a)0?)图2以色列DisTbkT艺粉未瀋锌工业化热处理设备即f叩工业化粉末灌锌热处理设备；)渗锌过程连续加热处理炉后

4、处理生产线术诜 梓磷化 水洗 fflT油覆卸料利T蟆简分离装置宪成前赴理工艺流程后图3英国Bodyct血公司工业化粉未漫锌涂屋生产线示意怦训图5-6旋转式渗锌炉示意图1托轮；2炉衬| 3电炉丝：4旋转式滲锌罐；5-电机360400440480520渗锌温度渗锌温度与漆锌层厚度約关系曲线 怨一激锌时*间2h; 4h-渗锌时间站2冬卑魁空瓊40602 I穆锌时间/h潘锌时河与澆锌屋厚匮 的关系曲线1 380V; 2-400*0; 3-420V;44601C ; 55Q01C图办3渗锌层厚度与渗锌遍度、时间的关系剂在不同渗锌温度下的渗锌结果渗锌剂中锌舍后伙瘗锌层厚度400 T2450155CV100

5、11027050|7080150-25|4060105三、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：1. 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15130 mt2）热浸镀锌涂层厚度一般在15一130“m,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_25Mm,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84一300 “m,可达3mm ,涂层厚度均匀性差，致密性 低。2. 渗锌涂层硬度最高，耐磨损和抗划伤能力最强1

6、）渗锌涂层硬度为250420HV。2）热浸镀、电镀锌层硬度为7588HV （纯锌）。3）热喷涂锌层也为纯锌并且有1%一15%孔隙率，因而硬度更低。4）达克罗涂层硬度最低，仅为26H （H为铅笔硬度测量单位）。材斛炎型- 一般碳钳-H0-1526514771-3粉末渗锌4()4-537309-365224-2833. 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/mm 2 ;涂层表面层拉伸强度为300350kg/mm 2。4. 渗锌涂层耐腐蚀性最强粉末渗锌层为

7、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%。衣2杠前锌細&謝他処性比姣地区电镀钟热没镀碎末农村2-1年18-22 每22-24 “城巾1-2年10J8 年12-24 4-0-5年4占年5-10 不櫃钢116天表面出现锈点60 D爻表面布満愣点L10号钢潍锌2年表面離芭变暗4無5个耳渗层完奸，无锈点表5-8 渗锌层与不锈钢在15%NaO中的耐腐烛性能对比试验结果材料腐述时间腐浊狀奩10号钢1 Hh出现锈迹1&天表面全部辭雎16黄出现锈点600黃3百以上表面生锈10号钢謬粹1G天仅表面顔色变暗6OQ

8、天*无钱迹注乂试验条件:牯汕水溶液f 般海水醫乂U 3%)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。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350450C，此温度下吸入钢基体的氢原子已扩散逸出。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% 。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

9、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（300C ）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。四、渗锌的质量要求及检测方法1. 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。2. 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

10、、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。3. 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。4. 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，材料的力学性能仍然要到达原材料的指标要求。5. 渗锌层厚度1）渗锌层厚度要求：由于渗锌层的耐腐蚀寿命与渗锌层的厚度

11、成正比，所以渗 锌层是渗锌最重要的技术要求。机械行业标准：钢铁制件粉末渗锌JB/T 5067-19995. 4 J7血烽涪层应均匀f h-个制件的豫锌屋沖度偏瓷不国人丁该件潼钟尼甲购厚淺的ICP电出;製件不同的快用环境栩罷合姿求，沁盼为i|代纽，征个您级漁锌扶打憶应符角抡1的規齐n去1潘梓层吁疫等缀1234厚度wn孑30365； i-； A-却案件下滓弊山訂胡也応命苣砲成正上.心；裁口移粹层丹座的同P：也哺山:丁军评的几也尺八亦 汝占琴K爲命的同时也应号由渦件的配合要也 有关紧固件及耳它删耀锌底厚蘇择（椎萍）见附录A 提 呆的附录）附录 A（提示的附录淹橙总洋疋选n选代緒诅紳度眄 职喪考谑谬锌

12、.蜃i不同廳蚀吓啟I :的伽粛命.込嗖勢您洽妾务 对于丰 同血U协境履小叵坝格的紧直竹和我门品.扭荐利JWF海件匚用底等级.左A1抑:舟的漓悴怎您卑级涔捽层厚度嗣忖用4境.堆制件1级主内屜农対、气郛、境下悄用的拿洞百毀奧它倔饮需:件渤穿歼俺用能象衙ft段科它饷険社再3缭_ .耶虽!.r 7级世丞的須捜馆石命，H.歩碎辟舷配件玄求的承固什挖応玄脳?=4歳、51处称尺廿为Inin加的景|：钟牢便加1级阖曲晌徒直产F挂拧用邢询观黑.建应案用可扶码垃浒的確许心的甚它工2.2牡躲耍求的范沖经指荣誉总求脸眾町按K的給底値舟谕.H.九配合驟陽播诔I*已预航体引展间剜书:伴,2）渗锌层厚度检测方法：分为破坏性

13、检测法和非破坏性检测法A ）显微镜测量法：金相法，是渗层厚度的仲裁方法，按 JB/T 5069 的规定进行 检验。属于破坏性检测法。B）溶解称重法：钢铁表面单位面积上渗锌层的平均质量，按GB/T13825的规定 进行检验。可按lg/m2对应于0.14“m层厚，近似换算成渗锌层的厚度。属于破 坏性检测法。可作为仲裁的试验方法。C ）电解称重法：采用电解的方法溶解渗锌层，换算出渗锌层厚度的测量方法。 属于破坏性检测法。采用电解测厚仪测量，比溶解称重法更加精确D ）磁性测厚法：利用渗锌层不具有磁性而钢铁基体具有磁性这样的物理性能差异来测量渗锌层的厚度。主要应用于生产控制，按 GB/T4956 的规定

14、进行检验。 属于非破坏性检测法。缺点是误差比较大。五、渗锌、热镀锌、电镀锌的比较、选择及应用1. 渗锌与热镀锌、电镀锌的比较总体而言，渗锌可以获得较厚的渗锌层，耐腐蚀性能较好，渗层均匀，一般 能满足零件的配合要求，但是生产效率较低，外观色泽灰暗，装饰性较差，一般 适合中小型零件。热镀锌生产效率高，生产批量大，耐腐蚀较好，但是镀层厚度 不均匀，镀层厚度可控性差，不能满足零件的配合要求，一般适用于大结构件。 电镀锌外观装饰性好，能满足零件的配合要求。但是由于受镀层厚度限制，耐腐 蚀性能较热镀锌、渗锌差，一般适用于室内使用的机械零件和结构件。渗锌与热镀锌、电镀锌的比较项目电镀锌热镀锌渗锌渗镀层厚度/Mm525451201585耐腐蚀寿命较短较长较