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新聞資訊

粉末滲鋅熱擴散涂層與傳統鍍鋅工藝比較,具有哪些優勢特點?

返回列表 來源: 發布日期: 2020.10.21


固態多元共滲表面強化技術是利用加熱狀態下金屬原子的滲透擴散作用,將一種或多種金屬元素滲入到金屬工件表面形成一種合金防護層的一類化學熱處理工藝,通過熱擴散涂層處理工藝可以明顯改善金屬材料表面耐腐蝕、耐磨損、抗氧化及抗沖擊等使用性能,有效擴大金屬材料的應用范圍。

粉末滲鋅就是一種具體的熱擴散表面強化技術,它是利用加熱狀態下將鋅元素擴散進入鋼鐵構件表面制備Zn-Fe合金保護層的一種化學熱處理工藝。粉末滲鋅涂層可以有效改善和提高鋼鐵構件表面的抗腐蝕、抗表面氧化及耐磨損性能。

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值得注意的是:粉末滲鋅涂層在大氣環境或加速腐蝕試驗環境下,在早期使用中可能在涂層表面局部呈現褐色斑塊現象,但這種類似銹蝕的褐色斑不會影響涂層的防腐性能(必須與鋼鐵基體的腐蝕區分開),這是由于Zn-Fe合金涂層表面Fe離子釋放而產生的氧化物。為避免上述現象,粉末滲鋅熱擴散涂層必須進行鈍化后處理(磷鈍化或無機封閉處理等)。因此,工業化粉末滲鋅技術是指包括前處理、加熱滲鋅及后處理等完整工序的一種熱擴散涂層加工工藝過程。

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粉末滲鋅熱擴散涂層與傳統鍍鋅工藝比較,具有以下優勢和特性:

1)、涂層厚度均勻性好

粉末滲鋅涂層厚度只取決于加熱溫度和保溫時間,與構件的形狀和不同位置基本無關。無論螺紋、內壁或凹槽等部位,通過控制規范都可獲得在15-130μm之間變化均勻涂層(圖4示)。熱浸鍍鋅涂層厚度一般在15-130μm,構件平面和邊角鍍層厚度有明顯差別,厚度均勻性差、不易控制。電鍍鋅涂層厚度一般在5-25.4μm,平面鍍層均勻性好,但對構件內部空腔、鍍層薄有時無鍍層。熱噴涂鋅層厚度一般為84-300μm,可以達<3mm,涂層厚度均勻性差、致密性低。

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2)、滲鋅涂層硬度最高,耐磨損和抗劃傷能力最強

試驗表明粉末滲鋅涂層顯微硬度為250-420Hv。而熱浸鍍、電鍍鋅層表面為純鋅,涂層硬度一般為75-88Hv,熱噴涂鋅層也為純鋅并且具有1%-15%孔隙率,因而硬度更低;達克羅涂層硬度最低,僅為2-6H(H為鉛筆硬度測量單位)。硬度越高表明鍍層耐磨損性能越好、抵抗表面劃傷能力也越強。

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3)、滲鋅涂層與基體金屬的結合強度最高

粉末滲鋅層為擴散冶金結合,具有很好的附著強度,耐磨損抗劃傷,涂層很難剝離掉,只有用化學酸洗方法才能除掉,其涂層與母材界面拉伸強度:600-700kg/mm2;涂層表面層拉伸強度為:300-350kg/mm2。

4)、滲鋅涂層耐腐蝕性最強

粉末滲鋅層為鐵-鋅合金組織,滲鋅層與鐵的電位差低于鋅與鐵的電位差。因而作為陽極性保護層,滲鋅層具有更好的保護效果。試驗表明在海洋大氣、惡劣的工業大氣等多種環境下,滲鋅層的耐蝕性高于電鍍鋅,比熱浸鍍鋅的耐腐蝕性高10%-30%。

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5)、滲鋅涂層涂覆性能最好

粉末滲鋅層均勻與油漆和高分子涂層材料之間具有很好附著強度,其復合涂層的耐腐蝕性均明顯優于熱浸鍍、電鍍鋅和熱噴涂鋅層(圖5示)。

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6)、滲鋅過程溫度低,不影響構件機械性能,沒有氫脆現象

滲鋅處理的溫度在350-450oC,此溫度下吸入鋼基體的氫原子已擴散逸出。因此在應用中沒有氫脆的危害,也能避免彈簧、高強度件因處理溫度高造成機械性能下降的局限性,可以處理各種鋼鐵鍛件、組裝件、緊固件、鑄件、鑄鋼件和型鋼、對溫度有特殊要求的高強鋼構件和彈簧鋼構件等。

7)、滲鋅過程節約鋅粉

粉末滲鋅工藝耗鋅量是熱噴涂鋅的30%、熱浸鍍鋅的60%。熱浸鍍鋅由于鋅蒸汽、鋅灰、鋅渣及鋅液飛濺、鋅瘤毛刺等造成較多鋅原料浪費;熱噴涂過程由于鋅粉氧化也會造成大量鋅的損失,而粉末滲鋅在密封容器中進行,所加鋅粉可根據構件表面積和鍍層厚度準確控制,耗鋅量明顯低于上述鍍鋅工藝。

8)、滲鋅工藝過程無環境污染

粉末滲鋅為固態熱擴散過程,構件與滲劑在密閉的容器中進行擴散和分離,沒有鋅蒸氣產生,熱處理爐用電、燃油或燃氣作為能源,對周圍環境沒有污染。而熱浸鍍鋅有鋅廢料和鋅蒸汽等污染,電鍍鋅有“三廢”排放嚴重污染,達克羅涂層由于存在“Cr6+”對環境產生嚴重污染,目前國外已限制達克羅涂層的工業應用。

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