滲鋅表面處理工藝介紹
發布時間：2021-08-16 06:49:52瀏覽次數：1605
工藝介紹
一、 粉末滲鋅的原理
一、 粉末滲鋅的原理
將滲鋅劑與鋼鐵制件，共置于滲爐中，加熱到400℃左右，活性鋅原子則由鋼鐵制件的表面向內部滲透，同時鐵原子則由內向外擴散，在制件表層形成了一個均勻的鋅—鐵化合物即滲鋅層。技術原理：屬于化學熱處理工藝。
二、 粉末滲鋅工藝特點
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）粉末滲鋅涂層厚度只取決于加熱溫度與保溫時間，與構件的形狀和不同位置基本無關。一般厚度在15～130μm。
2）熱浸鍍鋅涂層厚度一般在15～130μm，構件平面與邊角鍍層厚度有明顯差別，均勻性差，不易控制。
3）電鍍鋅涂層厚度一般在5～25μm，平面鍍層均勻性好，但對構件內部空腔，鍍層薄有時無鍍層。
4）熱噴涂鋅層厚度一般為84～300μm，可達3mm，涂層厚度均勻性差，致密性低。
1）滲鋅涂層硬度為250～420HV。
2）熱浸鍍、電鍍鋅層硬度為75～88HV（純鋅）。
3）熱噴涂鋅層也為純鋅并且有1%～15%孔隙率，因而硬度更低。
4）達克羅涂層硬度*低，僅為2～6H（H為鉛筆硬度測量單位）。
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。
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。比熱浸鍍鋅的耐腐蝕性高10%～30%。
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。
滲鋅處理的溫度在350~450℃，此溫度下吸入鋼基體的氫原子已擴散逸出。
粉末滲鋅工藝耗鋅量是熱噴涂鋅的30%、熱浸鍍鋅的60%。
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，沒有鋅蒸汽產生，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。
燒結鍍層（達克羅涂層）：是將浸涂和高溫燒結（300℃）相結合的方法，在鋼鐵表面生成的鋅鋁的涂敷層。是我國1993年引進一種表面處理技術，主要適合于各種緊固件和小尺寸五金器具。鍍層外觀質量優于熱浸鍍鋅。
三、 滲鋅、熱鍍鋅、電鍍鋅的比較、選擇及應用
總體而言，滲鋅可以獲得較厚的滲鋅層，耐腐蝕性能較好，滲層均勻，一般能滿足零件的配合要求，但是生產效率較低，外觀色澤灰暗，裝飾性較差，一般適合中小型零件。熱鍍鋅生產效率高，生產批量大，耐腐蝕較好，但是鍍層厚度不均勻，鍍層厚度可控性差，不能滿足零件的配合要求，一般適用于大結構件。電鍍鋅外觀裝飾性好，能滿足零件的配合要求。但是由于受鍍層厚度限制，耐腐蝕性能較熱鍍鋅、滲鋅差，一般適用于室內使用的機械零件和結構件。
滲鋅與熱鍍鋅、電鍍鋅的比較
項目 電鍍鋅 熱鍍鋅 滲鋅
滲鍍層厚度/μm 5~25 45~120 15~85
耐腐蝕壽命 較短 較長 較長
外觀裝飾性 好，鍍層光亮，經鈍化后可以獲得銀白色、彩虹色等。 較好，鍍層較光亮，呈銀白色，但戶外使用時間不長會變成灰色。 較差，呈灰白色或灰黑色。
氫脆 有 較少 無
對零件強度的影響 無 有 無
對零件配合的影響 較小 較大 較小
涂層附著力等級 差，4級 差，3級 好，1級
滲鍍層均勻性 較好 差 好
鋅的利用率 高 較低 高
生產效率 較高 高 較低
適用產品 裝飾性零件，有配合要求的機械零件，耐腐蝕性要求一般的零件和結構件。 大型結構件，無配合要求，耐腐蝕性能要求較高的零件。 中小型零件，生產批量要求不大的中型結構件，鑄鐵件，粉末冶金件。
項目
電鍍鋅
熱鍍鋅
滲鋅
滲鍍層厚度/μm
5~25
45~120
15~85
耐腐蝕壽命
較短
較長
較長
外觀裝飾性
好，鍍層光亮，經鈍化后可以獲得銀白色、彩虹色等。
較好，鍍層較光亮，呈銀白色，但戶外使用時間不長會變成灰色。
較差，呈灰白色或灰黑色。
氫脆
較少
對零件強度的影響
對零件配合的影響
較小
較大
較小
涂層附著力等級
差，4級
差，3級
好，1級
滲鍍層均勻性
較好
鋅的利用率
較低
生產效率
較高
較低
適用產品
裝飾性零件，有配合要求的機械零件，耐腐蝕性要求一般的零件和結構件。
大型結構件，無配合要求，耐腐蝕性能要求較高的零件。
中小型零件，生產批量要求不大的中型結構件，鑄鐵件，粉末冶金件。
設計選擇鋅覆蓋層的時候，應該根據以下具體情況綜合考慮選擇合適滲（鍍）層，并確定合理的工藝參數。
（1）鋼鐵制件的使用壽命和使用環境
a）滲鋅層、熱鍍鋅層、電鍍鋅層的耐腐蝕壽命是和其鍍層的厚度成正比的，要求耐腐蝕時間長的制件，應選擇厚的鍍鋅層，如熱鍍鋅和滲鋅。
b）使用環境對滲（鍍）層的使用壽命影響很大。一般在室內環境可以選擇電鍍鋅，在鄉村大氣的室外環境可以選擇鍍層厚度較厚（如25μm）的電鍍鋅和滲層厚度適中（如15~45μm）的滲鋅，在工業大氣和海洋性大氣環境下使用的零件和結構件，應選擇滲（鍍）層較厚的滲鋅和熱鍍鋅層。在濕熱的海洋性大氣和污染嚴重的工業大氣環境中使用或要求使用壽命盡量長的零件和結構件，應選擇厚度更厚的熱鍍鋅層。
c）一般不推薦使用厚度大于85μm的滲鋅層，高于這個厚度的滲鋅層脆性較大，易起皮、剝落，所以要求使用壽命很長，或使用環境惡劣的情況下，如在海水環境下使用，可以采用滲鋅+有機涂層的復合防護體系，可以獲得比單一保護更好的防護效果。
（2）鋼鐵制件的材料
a）低碳結構鋼
低碳結構鋼碳含量一般為0.1%~0.3%，常用材料有Q235、20鋼、20Cr、16Mn等。若不采用熱處理強化，即淬火、回火處理，這類材料都適于采用滲鋅、熱鍍鋅和電鍍鋅處理。若經過淬火后采用低溫回火，回火溫度一般為180~220℃。滲鋅和熱鍍鋅的溫度都高于它們的回火溫度，采用低溫回火的的材料不適于采用滲鋅和熱鍍鋅，否則會降低材料的強度，適用采用電鍍鋅，但是電鍍鋅以后一定要進行除氫退火，減少氫脆傾向。
b）中碳結構鋼
中碳結構鋼碳含量一般為0.3%~0.5%，常用材料有45鋼、40Cr、35CrMo等。常用于制造齒輪、軸、銷、高強度螺栓（≥8.8級）等零件。這類材料采用淬火+中溫回火熱處理強化。中溫回火溫度一般為470~570℃。滲鋅可以低于中溫回火的溫度下進行，不會影響零件的強度，也沒有氫脆傾向。滲鋅非常適用于這類零件。電鍍鋅雖然不影響材料的強度，但是，強度越高氫脆的傾向越大。熱鍍鋅溫度應低于回火溫度，否則會降低材料的強度。以高強度螺栓熱鍍鋅為例，有的企業甚至采用600℃以上的高溫鍍鋅，雖然時間很短，但是8.8級螺栓熱鍍鋅以后部分達不到抗拉強度要求，9.8級螺栓全部達不到抗拉強度要求。
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