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 多元合金共滲防腐工藝簡介

一、多元合金共滲的防腐機理:
   多元合金共滲是在真空滲鋅的基礎上發展起來的一種鋼鐵制件最新的防腐處理工藝,是滲鋅工藝的發展和創新。滲劑除鋅粉、催滲劑、防粘接劑外,另加鋁、鎳、稀土金屬等元素,在真空條件下進行一種復雜的物理化學反應,鋅和其它金屬元素滲入鋼鐵表層后,多元金屬間互相反應及其與基體金屬的冶金結合,形成多種合金共滲層,除具備真空滲鋅優點外,其厚度、硬度、耐磨性、韌性、耐蝕性等均獲得更大提高,是替代傳統熱鍍鋅、電鍍鋅的新工藝、新技術。

二、多元合金共滲的特點:
1、多元合金共滲的涂層特點
   多元合金滲層均勻,金相組織致密,滲層厚度可達到10μm-100μm,根據需要調控,符合國家常用標準≥15μm、≥30μm,是一層牢固的防腐屏障,抗腐性能大大優于熱鍍鋅、電鍍鋅和普通粉末滲鋅。同時,多元合金滲層對于大氣、海水、肥皂水、石油、苯及高溫硫化氫氣體均有優異的抗蝕能力。
2、多元合金共滲的基體特點
   多元共滲沒有氫脆現象,具有良好的耐熱性能,因此多元共滲可滿足對疲勞強度、耐磨性、韌性要求高的鋼鐵結構件和緊固件的防腐處理。經共滲處理的鋼鐵制件不改變基體的金相結構,也不影響其力學性能,其抗拉、屈服強度還有所提高。

三、多元合金共滲的實際應用
   由于多元合金共滲鋅技術有諸多的優異性能,所以它已廣泛地應用在室外鋼鐵結構、緊固件、高速公路、航空航天、護欄、橋梁、水暖器材及建筑五金、汽車、工程機械和海洋化工、冶金、發電等工程中的耐高溫、耐沖擊、耐腐蝕部件。如裝配、運輸和使用過程中的發生的磨損、碰擦、高溫及雨水、海水的沖刷等均會使傳統的鍍層受到某種程度的破壞而降低其防腐能力,由于多元合金滲層具有較高的硬度和結合力,因此,其綜合性能在實際應用中更顯示優勢。

四、多元合金共滲的技術標準:
1、厚度:一般在10-100um之間,可根據基體使用情況而定;
2、滲層表面硬度:HV380-400(相當于HRC40-42);
3、滲層表面狀況:均勻光潔、色澤銀白或銀灰色,不改變零件尺寸,無氫脆。
4、硫酸銅溶液試驗:符合國家標準(GB2317-85)技術條件試驗。
5、中性鹽霧試驗:其試驗條件按GB/T10125-1997技術條件,完全符合國家標準。耐熱性好,共滲件在600℃中不會咬死。
6、滲層結合力實驗:結合力強,系擴散冶金結合,經實驗符合國家結合力試驗標準(GB2694-81),其他試驗薄片隨爐共滲試樣做90℃彎曲不發生滲層剝落,錘擊試驗滲層無剝落,符合相關國家標準。
7、其它:符合或優于國際標準化組織標準ISO3768-76(E),英國《鋼鐵滲鋅制件》標準BS4921-88(E),中華人民共和國機械行業《鋼鐵粉末滲鋅》標準JB5067-99。

多種工藝防腐處理的性能比較


電鍍鋅

熱鍍鋅

內外側噴

氯化橡膠

多元合金共滲+封閉層

防腐層

形成機理

利用電解作用在鋼鐵表面沉積一層鋅

將工件浸入融化狀態的鋅池中,外表粘附一層鋅

在管壁內外面噴涂氯化橡膠涂層,外部刷防腐漆

在真空條件下,多元金屬擴散到鋼鐵層中,改變金屬成分、組織和結構,形成不同鋅鐵比的鋅鐵合金。并在多元合金共滲的基礎上加上封閉層,進一步提高抗氧化性及其耐磨性。

鹽霧試驗時間

<100h

<100h

>150h

>550h

大氣環境下耐蝕性

<6個月

3-5年

5-8年

10-15年

氫脆影響

機械性能影響

硬度(HV)

100左右

<100

300-380

300-380

對零件的配合影響

較小

較大

較小

基本無影響

涂層外觀的均勻性

較好

較好

耐磨性

一般

一般

較好

多種工藝長期經濟效益比較

電鍍鋅

熱鍍鋅

內外側噴氯化橡膠

多元合金共滲+封閉層

加工成本比多元合金共滲+封閉層技術少15%左右,但是使用年限一般不及多元合金共滲+封閉層技術的1/10,且每年都需要維護,費用極高,很多國家都已經將其淘汰。

加工成本與多元合金共滲+封閉層技術相當,使用年限約為多元合金共滲+封閉層技術的1/3,且平均1.4年需要在外側刷防腐漆涂層進行維護,費用很高。我國鐵路系統預埋件、航天航空、汽車制造等領域已將其淘汰。取而代之的是多元合金共滲+封閉層技術。

  加工成本比多元合金共滲+封閉層技術較高,雖然使用壽命可達到5-8年,但期間還需多次刷防腐漆涂層進行維護,相比較多元合金共滲+封閉層技術,長期經濟效益不及其一半。

加工工藝一次成型,成本較傳統電鍍等工藝差別不大,但使用壽命能達到10-15年甚至更長,且滿足免維護的要求,這對于煤礦的生產來說,是一筆無形的經濟效益。所以長期計算,經濟效益非常顯著,是科學和行之有效的

 

滲鋅

   粉末滲鋅技術的原理是,將滲鋅劑與鋼鐵制件置于滲鋅爐中,加熱到400 ℃左右,活性鋅原子則由表及里地向鋼鐵制件滲透。與此同時,鐵原子由內向外擴散,這就在鋼鐵制件的表層形成鋅鐵金屬間化合物,即鍍鋅層。粉末滲鋅技術源于英國和前蘇聯。20世紀90年代以來,我國有關部門的專家經過潛心研究與實驗,成功地開發出粉末滲鋅 技術、系列成套設備和粉末滲鋅產品,獲得了粉末滲鋅設備、爐體回轉式粉末滲 鋅設備及粉末滲鋅螺紋鋼、管材和型材等五項實用新型國家專利,為在我國全面 推廣這項新技術提供了技術保證。

粉末滲鋅產品的性能
   粉末滲鋅產品的性能良好,概括起來有以下特點:
   一是耐腐蝕性強。腐蝕、銹蝕是鋼鐵材料的天敵。據估算,世界鋼產量約有 十分之一損耗于腐蝕、銹蝕。腐蝕對我國造成的經濟損失每年至少在400億元 以上。實踐證明,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 優于熱、電鍍鋅和不銹鋼。在同一種工業大氣中,不銹鋼腐蝕600天,表面就 布滿銹點,而鍍鋅產品腐蝕1600多天,其表面沒一點銹跡。
   二是耐磨、抗擦傷性能好。滲鋅層表面硬度能達到Hv250~400,而 熱、電鍍鋅制件表面為純鋅,鍍層硬度僅為Hv70左右,因此滲鋅比熱、電鍍鋅耐磨和抗擦傷性能好得多。
   三是生產基本無污染。在一般情況下,滲鋅生產的前處理只采用拋丸機除銹 清油,且用布袋除塵,能達到國家三級標準。生產中以油燃料作為主要能源,采 用循環燃燒無煙排放技術,粉末滲鋅技術為鋅固體滲,沒有鋅蒸氣產生,工件與 助劑又在密閉的器具中進行滲透和分離,對周圍環境沒有污染。
   四是鋅消耗量比較低。據了解,熱鍍鋅的鋅消耗量噸產品為100公斤左 右,而粉末滲鋅僅為30公斤左右,只占熱鍍鋅的30%。另外,也沒有鋅鍋腐蝕這一熱鍍鋅的老大難問題。
   五是涂漆后能實現復合防護。滲鋅產品的滲鋅層均勻且與油漆的結合力為一 級,其復合防護層的耐腐蝕性均優于熱、電鍍鋅和滲鋅層。
   六是經滲鋅處理的鋼材制件不影響材料的機械性能。滲鋅處理的溫度比熱鍍 鋅低100~280℃,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,也能避免彈簧等一些高強度件因處理溫度高造成機械性能下 降的弊端。

 

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