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鋅鐵反應擴散形成的ζ相很脆,它的一部分存在于擴散層中,一部分則脫落進入鋅液形成鋅渣。ζ相的形成量大不僅會增加滲層的脆性,而且會使鋅渣量增大,鋅耗量增加。擴散層中鐵含量與鋅渣中鐵含量之和稱為鐵損量,鐵損量與熱浸鍍鋅溫度的關系見圖1。為了避免鐵損量過大,鍍鋅溫度應避開鐵損量的峰值溫度。普通結構鋼采用470℃以下的低溫鍍鋅,常用溫度為440~460℃。鑄鐵采用540℃以上的高溫鍍鋅。熱浸鍍鋅溫度越高則流動性越好,對于形狀復雜的零件,如螺栓,也采用高溫鍍鋅。為了減少鐵損鍍鋅時間也應盡量短,鐵損量與熱浸鍍鋅時間的關系見圖2。鍍鋅層(即η相)的厚度則與工件的提升速度和鋅液的流動性有關,提升速度越快,鍍鋅層越厚,鋅液的流動性越好,鍍鋅層越薄。
滲鋅技術是在粉末滲鋅技術和熱機械鍍鋅技術基礎上發(fā)展起來的一種嶄新的鋼鐵制件防腐蝕處理新工藝。
粉滲鋅工藝由上世紀冶金學家謝拉德.貝卡內斯偶然發(fā)現(xiàn)的,直到八十年代才在歐洲一些國家推廣應用。英國、法國均制定了粉末滲鋅工藝的國家標準。其中英國標準得到國際組織(ISO)認證。
進入八十年代,我國某些科研單位和有識之士也開始對粉滲鋅工藝進行實驗、探索和研究。在我國工業(yè)較為發(fā)達地區(qū)建成幾家小型粉滲鋅廠。
目前,此項技術已應用于電力、通訊系統(tǒng)、建筑行業(yè)、鐵路系統(tǒng)、公路系統(tǒng)、船舶工業(yè)、五金等領域。比如:高強度螺栓、電力緊固件、橫擔、非標準金屬件、電磁基座、金屬管道、水管、五金零件、瑪鋼腳手架、道釘、電機車滑輪、高速公路護欄、錨鏈等,反映防腐蝕性能極為優(yōu)越,已被廣泛采用和普及。
涂層與基體金屬的結合強度高。滲鋅涂層為擴散鋅鐵合金,涂層很難剝落掉,只有用化學方法才能去掉。涂層與母材的界面拉伸強度600~700MPa;表面層拉伸強度為300~350MPa。
涂層厚度均勻性好且可以準確控制。涂層厚度只取決于工藝過程,與緊固件的形狀和不同位置無關。對形狀、復雜的緊固件如內螺紋、盲孔、內壁或凹槽等,通過控制規(guī)范即可獲得在20~110μm之間變化滲層,其厚度幾乎相同。
涂層耐腐蝕性強。尤其是適合海洋大氣、惡劣的工業(yè)大氣等多種環(huán)境,耐腐蝕性優(yōu)于熱浸鍍鋅、電鍍鋅??傻挚剐∮?000℃的高溫氧化腐蝕。
涂層涂覆性能好。滲鋅涂層與各種油漆和高分子涂層材料之間具有很好的附著強度。
真空滲鋅源于粉滲鋅,它保留了粉滲鋅的優(yōu)點且又有發(fā)展和創(chuàng)新。
1、真空滲鋅是在真空條件下實施的,因此,它削弱或避免了粉滲鋅過程中鋅的氧化,提高了被滲件的耐磨蝕度,同時降低了的用量,大大降低了滲鋅成本。
2、熱鍍鋅鍍層與基件為冶金結合,鍍層超過80um、鍍鋅件撞擊時,極易發(fā)生鍍層剝落,而滲鋅工藝形成的鋅鐵合金層為擴散型冶金結合,滲層可達100um以上,且表層硬度高,滲層均勻,搬運過程中受撞擊也不會出現(xiàn)滲層剝落。
3、與熱鍍鋅相比,對緊固件熱鍍鋅有鍍前附加間隙,鍍層厚度難以控制,無論“過規(guī)”(鍍層過厚)還是“不過規(guī)”均易出現(xiàn)降低緊固作用,公差配合問題始終未得到解決;而真空滲鋅,滲層厚度可在20~120um范圍內控制,滲層厚度在30~50um之間不需附加間隙,了緊固件公差配合問題,提高了堅固件作用。