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多元合金共滲防腐工藝簡(jiǎn)介
一、多元合金共滲的防腐機(jī)理:
多元合金共滲是在真空滲鋅的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種鋼鐵制件較好的防腐處理工藝,是滲鋅工藝的發(fā)展和創(chuàng)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(jìn)行一種復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng),鋅和其它金屬元素滲入鋼鐵表層后,多元金屬間互相反應(yīng)及其與基體金屬的冶金結(jié)合,形成多種合金共滲層,除具備真空滲鋅優(yōu)點(diǎn)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(tǒng)熱鍍鋅、電鍍鋅的新工藝、新技術(shù)。
二、多元合金共滲的特點(diǎn):
1、多元合金共滲的涂層特點(diǎn)
多元合金滲層均勻,金相組織致密,滲層厚度可達(dá)到10μm-100μm,根據(jù)需要調(diào)控,符合國(guó)家常用標(biāo)準(zhǔn)≥15μm、≥30μm,是一層牢固的防腐屏障,抗腐性能大大優(yōu)于熱鍍鋅、電鍍鋅和普通粉末滲鋅。同時(shí),多元合金滲層對(duì)于大氣、海水、肥皂水、石油、苯及高溫硫化氫氣體均有優(yōu)異的抗蝕能力。
2、多元合金共滲的基體特點(diǎn)
多元共滲沒(méi)有氫脆現(xiàn)象,具有良好的耐熱性能,因此多元共滲可滿足對(duì)疲勞強(qiáng)度、耐磨性、韌性要求高的鋼鐵結(jié)構(gòu)件和緊固件的防腐處理。經(jīng)共滲處理的鋼鐵制件不改變基體的金相結(jié)構(gòu),也不影響其力學(xué)性能,其抗拉、屈服強(qiáng)度還有所提高。
三、多元合金共滲的實(shí)際應(yīng)用
由于多元合金共滲鋅技術(shù)有諸多的優(yōu)異性能,所以它已廣泛地應(yīng)用在室外鋼鐵結(jié)構(gòu)、緊固件、高速公路、航空航天、護(hù)欄、橋梁、水暖器材及建筑五金、汽車(chē)、工程機(jī)械和海洋化工、冶金、發(fā)電等工程中的耐高溫、耐沖擊、耐腐蝕部件。如裝配、運(yùn)輸和使用過(guò)程中的發(fā)生的磨損、碰擦、高溫及雨水、海水的沖刷等均會(huì)使傳統(tǒng)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(jié)合力,因此,其綜合性能在實(shí)際應(yīng)用中更顯示優(yōu)勢(shì)。
四、多元合金共滲的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn):
1、厚度:一般在10-100um之間,可根據(jù)基體使用情況而定;
2、滲層表面硬度:HV380-400(相當(dāng)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(wú)氫脆。
4、硫酸銅溶液試驗(yàn):符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB2317-85)技術(shù)條件試驗(yàn)。
5、中性鹽霧試驗(yàn):其試驗(yàn)條件按GB/T10125-1997技術(shù)條件,完全符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。耐熱性好,共滲件在600℃中不會(huì)咬死。
6、滲層結(jié)合力實(shí)驗(yàn):結(jié)合力強(qiáng),系擴(kuò)散冶金結(jié)合,經(jīng)實(shí)驗(yàn)符合國(guó)家結(jié)合力試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)(GB2694-81),其他試驗(yàn)薄片隨爐共滲試樣做90℃彎曲不發(fā)生滲層剝落,錘擊試驗(yàn)滲層無(wú)剝落,符合相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
7、其它:符合或優(yōu)于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織標(biāo)準(zhǔn)ISO3768-76(E),英國(guó)《鋼鐵滲鋅制件》標(biāo)準(zhǔn)BS4921-88(E),中華人民共和國(guó)機(jī)械行業(yè)《鋼鐵粉末滲鋅》標(biāo)準(zhǔn)JB5067-99。
多種工藝防腐處理的性能比較
|
電鍍鋅 |
熱鍍鋅 |
內(nèi)外側(cè)噴 氯化橡膠 |
多元合金共滲+封閉層 |
防腐層 形成機(jī)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(tài)的鋅池中,外表粘附一層鋅 |
在管壁內(nèi)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(kuò)散到鋼鐵層中,改變金屬成分、組織和結(jié)構(gòu),形成不同鋅鐵比的鋅鐵合金。并在多元合金共滲的基礎(chǔ)上加上封閉層,進(jìn)一步提高抗氧化性及其耐磨性。 |
鹽霧試驗(yàn)時(shí)間 |
<100h |
<100h |
>150h |
>550h |
大氣環(huán)境下耐蝕性 |
<6個(gè)月 |
3-5年 |
5-8年 |
10-15年 |
氫脆影響 |
有 |
無(wú) |
無(wú) |
無(wú) |
機(jī)械性能影響 |
有 |
有 |
無(wú) |
無(wú) |
硬度(HV) |
100左右 |
<100 |
300-380 |
300-380 |
對(duì)零件的配合影響 |
較小 |
較大 |
較小 |
基本無(wú)影響 |
涂層外觀的均勻性 |
較好 |
差 |
較好 |
優(yōu) |
耐磨性 |
一般 |
一般 |
較好 |
好 |
多種工藝長(zhǎng)期經(jīng)濟(jì)效益比較
電鍍鋅 |
熱鍍鋅 |
內(nèi)外側(cè)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(shù)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(shù)的1/10,且每年都需要維護(hù),費(fèi)用極高,很多國(guó)家都已經(jīng)將其淘汰。 |
加工成本與多元合金共滲+封閉層技術(shù)相當(dāng),使用年限約為多元合金共滲+封閉層技術(shù)的1/3,且平均1.4年需要在外側(cè)刷防腐漆涂層進(jìn)行維護(hù),費(fèi)用很高。我國(guó)鐵路系統(tǒng)預(yù)埋件、航天航空、汽車(chē)制造等領(lǐng)域已將其淘汰。取而代之的是多元合金共滲+封閉層技術(shù)。 |
加工成本比多元合金共滲+封閉層技術(shù)較高,雖然使用壽命可達(dá)到5-8年,但期間還需多次刷防腐漆涂層進(jìn)行維護(hù),相比較多元合金共滲+封閉層技術(shù),長(zhǎng)期經(jīng)濟(jì)效益不及其一半。 |
加工工藝一次成型,成本較傳統(tǒng)電鍍等工藝差別不大,但使用壽命能達(dá)到10-15年甚至更長(zhǎng),且滿足免維護(hù)的要求,這對(duì)于煤礦的生產(chǎn)來(lái)說(shuō),是一筆無(wú)形的經(jīng)濟(jì)效益。所以長(zhǎng)期計(jì)算,經(jīng)濟(jì)效益非常顯著,是科學(xué)和行之有效的 |
滲鋅
粉末滲鋅技術(shù)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(shí),鐵原子由內(nèi)向外擴(kuò)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(shù)源于英國(guó)和前蘇聯(lián)。20世紀(jì)90年代以來(lái),我國(guó)有關(guān)部門(mén)的專家經(jīng)過(guò)潛心研究與實(shí)驗(yàn),成功地開(kāi)發(fā)出粉末滲鋅 技術(shù)、系列成套設(shè)備和粉末滲鋅產(chǎn)品,獲得了粉末滲鋅設(shè)備、爐體回轉(zhuǎn)式粉末滲 鋅設(shè)備及粉末滲鋅螺紋鋼、管材和型材等五項(xiàng)實(shí)用新型國(guó)家專利,為在我國(guó)全面 推廣這項(xiàng)新技術(shù)提供了技術(shù)保證。
粉末滲鋅產(chǎn)品的性能
粉末滲鋅產(chǎn)品的性能良好,概括起來(lái)有以下特點(diǎn):
一是耐腐蝕性強(qiáng)。腐蝕、銹蝕是鋼鐵材料的天敵。據(jù)估算,世界鋼產(chǎn)量約有 十分之一損耗于腐蝕、銹蝕。腐蝕對(duì)我國(guó)造成的經(jīng)濟(jì)損失每年至少在400億元 以上。實(shí)踐證明,在海洋大氣、惡劣的工業(yè)大氣等多種環(huán)境下,滲鋅層的耐蝕性 優(yōu)于熱、電鍍鋅和不銹鋼。在同一種工業(yè)大氣中,不銹鋼腐蝕600天,表面就 布滿銹點(diǎn),而鍍鋅產(chǎn)品腐蝕1600多天,其表面沒(méi)一點(diǎn)銹跡。
二是耐磨、抗擦傷性能好。滲鋅層表面硬度能達(dá)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(chǎn)基本無(wú)污染。在一般情況下,滲鋅生產(chǎn)的前處理只采用拋丸機(jī)除銹 清油,且用布袋除塵,能達(dá)到國(guó)家三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。生產(chǎn)中以油燃料作為主要能源,采 用循環(huán)燃燒無(wú)煙排放技術(shù),粉末滲鋅技術(shù)為鋅固體滲,沒(méi)有鋅蒸氣產(chǎn)生,工件與 助劑又在密閉的器具中進(jìn)行滲透和分離,對(duì)周?chē)h(huán)境沒(méi)有污染。
四是鋅消耗量比較低。據(jù)了解,熱鍍鋅的鋅消耗量噸產(chǎn)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(méi)有鋅鍋腐蝕這一熱鍍鋅的老大難問(wèn)題。
五是涂漆后能實(shí)現(xiàn)復(fù)合防護(hù)。滲鋅產(chǎn)品的滲鋅層均勻且與油漆的結(jié)合力為一 級(jí),其復(fù)合防護(hù)層的耐腐蝕性均優(yōu)于熱、電鍍鋅和滲鋅層。
六是經(jīng)滲鋅處理的鋼材制件不影響材料的機(jī)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(kuò)散逸出。因此在應(yīng)用中沒(méi)有氫脆的危害,也能避免彈簧等一些高強(qiáng)度件因處理溫度高造成機(jī)械性能下 降的弊端。