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     多元合金共渗防腐工艺简介

    一、多元合金共渗的防腐机理:
       多元合金共渗是在真空渗锌的基础上发展起来的一种钢铁制件最新的防腐处理工艺,是渗锌工艺的发展和创新。渗剂除锌粉、催渗剂、防粘接剂外,另加铝、镍、稀土金属等元素,在真空条件下进行一种复杂的物理化学反应,锌和其它金属元素渗入钢铁表层后,多元金属间互相反应及其与基体金属的冶金结合,形成多种合金共渗层,除具备真空渗锌优点外,其厚度、硬度、耐磨性、韧性、耐蚀性等均获得更大提高,是替代传统热镀锌、电镀锌的新工艺、新技术。

    二、多元合金共渗的特点:
    1、多元合金共渗的涂层特点
       多元合金渗层均匀,金相组织致密,渗层厚度可达到10μm-100μm,根据需要调控,符合国家常用标准≥15μm、≥30μm,是一层牢固的防腐屏障,抗腐性能大大优于热镀锌、电镀锌和普通粉末渗锌。同时,多元合金渗层对于大气、海水、肥皂水、石油、苯及高温硫化氢气体均有优异的抗蚀能力。
    2、多元合金共渗的基体特点
       多元共渗没有氢脆现象,具有良好的耐热性能,因此多元共渗可满足对疲劳强度、耐磨性、韧性要求高的钢铁结构件和紧固件的防腐处理。经共渗处理的钢铁制件不改变基体的金相结构,也不影响其力学性能,其抗拉、屈服强度还有所提高。

    三、多元合金共渗的实际应用
       由于多元合金共渗锌技术有诸多的优异性能,所以它已广泛地应用在室外钢铁结构、紧固件、高速公路、航空航天、护栏、桥梁、水暖器材及建筑五金、汽车、工程机械和海洋化工、冶金、发电等工程中的耐高温、耐冲击、耐腐蚀部件。如装配、运输和使用过程中的发生的磨损、碰擦、高温及雨水、海水的冲刷等均会使传统的镀层受到某种程度的破坏而降低其防腐能力,由于多元合金渗层具有较高的硬度和结合力,因此,其综合性能在实际应用中更显示优势。

    四、多元合金共渗的技术标准:
    1、厚度:一般在10-100um之间,可根据基体使用情况而定;
    2、渗层表面硬度:HV380-400(相当于HRC40-42);
    3、渗层表面状况:均匀光洁、色泽银白或银灰色,不改变零件尺寸,无氢脆。
    4、硫酸铜溶液试验:符合国家标准(GB2317-85)技术条件试验。
    5、中性盐雾试验:其试验条件按GB/T10125-1997技术条件,完全符合国家标准。耐热性好,共渗件在600℃中不会咬死。
    6、渗层结合力实验:结合力强,系扩散冶金结合,经实验符合国家结合力试验标准(GB2694-81),其他试验薄片随炉共渗试样做90℃弯曲不发生渗层剥落,锤击试验渗层无剥落,符合相关国家标准。
    7、其它:符合或优于国际标准化组织标准ISO3768-76(E),英国《钢铁渗锌制件》标准BS4921-88(E),中华人民共和国机械行业《钢铁粉末渗锌》标准JB5067-99。

    多种工艺防腐处理的性能比较


    电镀锌

    热镀锌

    内外侧喷

    氯化橡胶

    多元合金共渗+封闭层

    防腐层

    形成机理

    利用电解作用在钢铁表面沉积一层锌

    将工件浸入融化状态的锌池中,外表粘附一层锌

    在管壁内外面喷涂氯化橡胶涂层,外部刷防腐漆

    在真空条件下,多元金属扩散到钢铁层中,改变金属成分、组织和结构,形成不同锌铁比的锌铁合金。并在多元合金共渗的基础上加上封闭层,进一步提高抗氧化性及其耐磨性。

    盐雾试验时间

    <100h

    <100h

    >150h

    >550h

    大气环境下耐蚀性

    <6个月

    3-5年

    5-8年

    10-15年

    氢脆影响

    机械性能影响

    硬度(HV)

    100左右

    <100

    300-380

    300-380

    对零件的配合影响

    较小

    较大

    较小

    基本无影响

    涂层外观的均匀性

    较好

    较好

    耐磨性

    一般

    一般

    较好

    多种工艺长期经济效益比较

    电镀锌

    热镀锌

    内外侧喷氯化橡胶

    多元合金共渗+封闭层

    加工成本比多元合金共渗+封闭层技术少15%左右,但是使用年限一般不及多元合金共渗+封闭层技术的1/10,且每年都需要维护,费用极高,很多国家都已经将其淘汰。

    加工成本与多元合金共渗+封闭层技术相当,使用年限约为多元合金共渗+封闭层技术的1/3,且平均1.4年需要在外侧刷防腐漆涂层进行维护,费用很高。我国铁路系统预埋件、航天航空、汽车制造等领域已将其淘汰。取而代之的是多元合金共渗+封闭层技术。

      加工成本比多元合金共渗+封闭层技术较高,虽然使用寿命可达到5-8年,但期间还需多次刷防腐漆涂层进行维护,相比较多元合金共渗+封闭层技术,长期经济效益不及其一半。

    加工工艺一次成型,成本较传统电镀等工艺差别不大,但使用寿命能达到10-15年甚至更长,且满足免维护的要求,这对于煤矿的生产来说,是一笔无形的经济效益。所以长期计算,经济效益非常显著,是科学和行之有效的

     

    渗锌

       粉末渗锌技术的原理是,将渗锌剂与钢铁制件置于渗锌炉中,加热到400 ℃左右,活性锌原子则由表及里地向钢铁制件渗透。与此同时,铁原子由内向外扩散,这就在钢铁制件的表层形成锌铁金属间化合物,即镀锌层。粉末渗锌技术源于英国和前苏联。20世纪90年代以来,我国有关部门的专家经过潜心研究与实验,成功地开发出粉末渗锌 技术、系列成套设备和粉末渗锌产品,获得了粉末渗锌设备、炉体回转式粉末渗 锌设备及粉末渗锌螺纹钢、管材和型材等五项实用新型国家专利,为在我国全面 推广这项新技术提供了技术保证。

    粉末渗锌产品的性能
       粉末渗锌产品的性能良好,概括起来有以下特点:
       一是耐腐蚀性强。腐蚀、锈蚀是钢铁材料的天敌。据估算,世界钢产量约有 十分之一损耗于腐蚀、锈蚀。腐蚀对我国造成的经济损失每年至少在400亿元 以上。实践证明,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 优于热、电镀锌和不锈钢。在同一种工业大气中,不锈钢腐蚀600天,表面就 布满锈点,而镀锌产品腐蚀1600多天,其表面没一点锈迹。
       二是耐磨、抗擦伤性能好。渗锌层表面硬度能达到Hv250~400,而 热、电镀锌制件表面为纯锌,镀层硬度仅为Hv70左右,因此渗锌比热、电镀锌耐磨和抗擦伤性能好得多。
       三是生产基本无污染。在一般情况下,渗锌生产的前处理只采用抛丸机除锈 清油,且用布袋除尘,能达到国家三级标准。生产中以油燃料作为主要能源,采 用循环燃烧无烟排放技术,粉末渗锌技术为锌固体渗,没有锌蒸气产生,工件与 助剂又在密闭的器具中进行渗透和分离,对周围环境没有污染。
       四是锌消耗量比较低。据了解,热镀锌的锌消耗量吨产品为100公斤左 右,而粉末渗锌仅为30公斤左右,只占热镀锌的30%。另外,也没有锌锅腐蚀这一热镀锌的老大难问题。
       五是涂漆后能实现复合防护。渗锌产品的渗锌层均匀且与油漆的结合力为一 级,其复合防护层的耐腐蚀性均优于热、电镀锌和渗锌层。
       六是经渗锌处理的钢材制件不影响材料的机械性能。渗锌处理的温度比热镀 锌低100~280℃,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,也能避免弹簧等一些高强度件因处理温度高造成机械性能下 降的弊端。

     

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