粉末渗锌工艺探讨.pdf

第4 1 卷第9 期 2 0 0 8 年9 月 材料保护 M a t e r i a l sP r o t e c t i o n V 0 1 4 1N o 9 S e p 2 0 0 8 妒 驴驴 驴驴驴 驴句 8 实用技术2 易 扩舻妒驴 2 口 q 2 圆 粉末渗锌工艺探讨 李民 白琳徽 中铁电气化局集团宝鸡器材有限公司 陕西宝鸡7 2 1 0 0 4 摘要 紧固件热浸镀锌往往存在锌瘤 旋合性能较差 拉力载荷低 影响装配 一般螺母镀后需进行 机械加工 探讨了粉末渗锌工艺及其渗锌效果 结果表明 紧固件在粉末渗锌后螺纹部位无锌瘤 而且旋合良 好 渗锌层比热浸镀锌镀层均匀 钝化后的渗层表面质量接近电镀锌 本工艺一次投资较少 综合效益好 关键词 粉末渗锌 填料 设备 钝化 中图分类号 T G l 7 4 4 4 5 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 1 1 5 6 0 2 0 0 8 0 9 0 0 4 6 0 3 O 前言 电力 交通 铁路 建筑 化工和其他工业技术的发 展 对紧固件 螺栓 螺母 的防腐蚀提出了更高的要 求 既要长效又要成本低廉 为此 热浸镀锌得到了广 泛的应用 但热浸镀锌后的螺栓 螺母旋合性能较差 影响了施工装配 而且 大部分螺母镀后须进行二次 攻丝 容易损伤螺纹部位的镀层和基体 直接影响紧固 件的拉力载荷 对此 国内已开始采用粉末渗锌工艺 解决这个问题 粉末渗锌具有与热浸镀锌相当的防腐蚀性能 且 成本低于热浸镀锌 锌的消耗量比热浸镀锌低2 3 倍 粉末镀锌镀层均匀 钝化后的镀层表面光亮度较 好 紧固件拉力载荷比热浸镀锌件高 粉末渗锌是在加热的情况下 不停地转动渗锌 箱 使渗箱中的零件与填料不停地碰撞与摩擦 零件 表面处于活性状态 让锌粉黏附在零件表面 由于温 度升高 锌开始向零件内部渗透扩散 在零件表面形 成牢固 平整 致密 厚度均匀的铁锌合金层 这层合 金层既具有良好的耐磨性能 又具有良好的防腐蚀性 能 本工作对紧固件的粉末渗锌工艺及其效果进行 了研究 1 工艺流程 收稿日期 2 0 0 8 0 5 1 2 1 1 除油 紧固件在制造 存储和运输过程中 为了润滑和防 腐蚀 必须涂敷油脂 所以 工件在粉末渗锌前必须进 行除油 在渗锌过程 由于温度的升高 油膜在螺纹部 烧结后的残渣与填料烧结在一起 使螺纹部位填满烧 结物 返工时烧结物很难清除 另一方面 油膜烧结物 混入填料中将无法与填料分离 导致填料报废 造成不 必要的损失 粉末渗锌的除油一般采用化学方法 其配方及操 作条件为 3 0 4 0 L 氢氧化钠 3 0 4 0 L 碳酸钠 3 0 一4 0g L 磷酸三钠 5g L 硅酸钠 水玻璃 温度 9 0 1 0 0o C 时间以产品表面全部浸润为止 当除油的速度减慢和质量下降时 应在溶液中补 加原料 一定时间后须更换除油液 为了加快除油速 度 可对除油液进行搅拌 1 2 除锈 粉末渗锌中常见的是化学除锈方法 用1 5 一 2 0 稀硫酸溶液在常温下进行 其报废的稀硫酸溶液 可用简单方法制成硫酸亚铁 以减少环境污染 为了 提高除锈速度 硫酸溶液的浓度应控制在2 0 以下 温 度控制在4 0 一6 0 同时 可在稀硫酸溶液中添加一 定量的缓蚀剂 防止过腐蚀现象发生 除锈时间0 5 2 0h 除锈后用清水冲洗工件表面的浸蚀物 1 3 活性处理 将工件放入9 0 1 0 0 的热水中 煮2 0 3 0m i n 4 6 万方数据 粉末渗锌工艺探讨 使产品的亚铁盐及酸性杂物完全溶解 得到具有活性 表面的金属表层 产品取出后放入烘干设备进行表面 烘干处理 烘干时间可根据实际产品的大小薄厚而 定 烘干设备中的温度要求在1 0 0 2 0 0 以内 如无 烘干设备 可延长水煮时间 待产品的内外温度相近 时 放在干净的地方 利用自身的热量烘干产品 烘干 后的产品应及时放入渗箱中进行渗锌 以防止再度被 氧化 影响渗锌质量 1 4 粉末渗锌 粉末渗锌设备 自制2 5k W 电阻加热炉 采用可调 电机作为渗箱转动的动力 渗锌箱长7 0 0m m 宽4 0 0 m m 容量8 0 1 5 0k g 全密封 渗锌的全过程在渗箱中 完成 渗锌工艺对温度的要求较严 无特殊要求的产品 温度控制在3 9 0 4 1 0 特殊产品可根据工艺要求 将温度降3 5 0 左右保温 根据产品材料选择 2 套 测温装置能测出加热炉内的温度 又能测得渗箱内的 温度 将温度控制在最佳范围内 带有螺纹的产品在渗锌前应检查配合时有无间 隙 间隙的预留通常以热浸镀锌紧固件预留间隙为准 1 锌粉的选择 粉末渗锌的锌粉纯度不得小于9 4 粒度为9 0 1 0 0 目 渗锌的总消耗量为1 3 2 填料的选择 在粉末渗锌中填料是不可缺少的重要材料 其既 可减缓产品之间的相互撞击 减轻螺纹的损伤 又可清 除产品表面二次氧化层 在渗锌过程中 填料粒度应 控制在6 0 1 0 0 目 根据不同的零件 选用适当的目 数 填料中的成分是二氧化硅 S i O 填料可循环使 用 用量常为锌粉质量的1 5 3 0 倍 3 渗锌工艺 采用可调转动装置 在生产过程中渗箱的转速由 快到慢 升温前先在渗箱中装入产品 再加入填料及 锌粉 闭合容器装入升温炉中开始转动 3 0 5 0 r m i n 同时进行升温 当渗箱温度达到2 0 0 时 转 速下调到1 0 2 0r m i n 当温度 渗箱内 升到3 8 0 4 0 0 时 保温4h 或4 6h 渗锌完毕后 将渗箱放 人分离设备上 打开渗箱盖 以1 0 2 0r m i n 转速将产 品与填料进行分离 然后再装入产品及分离后的填 料 进行第二次循环 粉末渗锌后的产品表面呈灰色 无金属锌的光泽 且表面带有擦痕 但对渗锌层的防腐蚀性能无任何影 响 渗锌层的擦痕主要是在渗锌过程中 由于设备的 转动 产品间相互的摩檫和产品与填料的相互摩擦所 致 虽然渗锌后产品表面硬度有所提高 但由于温度 的关系 擦痕是不可避免的 要想得到光亮的镀层和 无擦痕现象 必须进行钝化处理 1 5 后处理工序 钝化处理工艺稳定 操作简单 溶液不宜老化 钝 化后 锌层表面有一层银白色的钝化膜 可提高镀层的 防腐蚀性能 钝化处理一般采用铬酸盐 产品镀后 先用5 稀 硝酸进行活化处理 时间为0 5 1 0m i n 在室温下进 行 然后用清水清洗 再进行铬酸盐处理 铬酸盐处理液成分 可根据电镀锌铬酸白色钝化 液的标准选择 1 6 填料的提纯 利用永久磁铁将填料中的铁杂质与填料分离 以 提高填料的纯度 填料回用时可得到比较理想的渗锌 层 2 渗锌工艺效果 2 1 渗锌层厚度 金相观察表明 渗锌后产品有一层良好锌层 采 用磁性测厚仪对各种渗锌层厚度进行检测 结果表明 渗锌层厚度在螺栓头的7 面都比较均匀 误差最大为 5 6 斗m 而热浸镀锌层厚度在螺栓头的7 面都不均 匀 误差最大在8 1 4 m 甚至更高 由此可见 渗锌 层厚度比热浸镀锌层厚度要均匀得多 1 相同保温时间 4h 渗箱转速1 5r m i n 渗 箱温度3 6 0 4 4 0 下 渗锌后渗层厚度的对比见表 1 表1 零件经相同保温时间渗锌后的渗层厚度对比 4 7 从表1 可以看出 在同等保温时间下 镀层厚度随 万方数据 粉末渗锌工艺探讨 着温度的升高渗锌层逐步增厚 温度控制在4 0 0 以 上时 螺栓表面渗锌层有一层较为完整的纯锌层 温 度控制在3 9 0 以下时 纯锌层不太明显 2 相同温度 4 0 0 渗箱转速1 5r m i n 对零件 渗锌后 保温1 5h 进行对比 结果见表2 表2 零件在相同温度渗锌后的结果对比 从表2 可以看出 在同等渗锌温度下 镀层厚度随 着保温时间的延长而逐步增长 与热浸镀锌具有相同 的特点 3 渗锌层的结合力在螺栓的端头用刀片在渗 层反复交叉划割 观察交叉处有无起皮 脱落现象 结 果表明 结合力达到热浸镀锌标准 2 2 零件增重 任取3 种不同类型的零件进行渗前 渗后的重量 测定 结果见表3 表3 零件渗锌后的增重g 2 3 耐中性盐雾性能 对可锻铸铁件 Q 2 3 5 钢件进行热浸镀锌 粉末渗 锌 电镀锌 然后分别做中性盐雾试验 Y L 一4 0 C 离心式 盐雾腐蚀试验箱 经4 个周期 1 周期为4 8h 后均 达到1 0 级 5 个周期后 热浸镀锌件表面呈白霜状产 物 而渗锌件表面仍呈灰白色 电镀锌件出现锈蚀点 由此可见 渗锌件优于电镀锌 接近热浸镀锌 2 4 配合性能 渗锌螺母采用电镀螺母的公差范围 渗锌后螺栓 螺母配合良好 且螺母的互换性能也好 2 5 螺栓受拉性能 于未表面处理的零件 其拉力载荷结果见表4 表4 螺栓载荷试验结果 螺栓处理方式拉力载荷 N 未处理M 1 2 8 5 粉末渗锌M 1 2 8 5 热浸镀锌M 1 2 9 0 4 5 9 0 4 3 o o 4 0 0 0 2 6 锌耗量 根据试验结果 锌粉的消耗量为1 5 3 最大锌粉 耗量为3 3 3 目前 热浸镀锌国内最好水平的耗锌 量在6 左右 可见渗锌工艺的综合效益比较理想 3 小结 粉末渗锌与热浸镀锌相比 一次投资较少 锌耗 低 填料和锌粉经处理后可循环使用 渗锌对环境污染 小 合格率高于电镀锌和热浸镀锌 粉末渗锌工艺适应 用于不同材料 铁 的紧固件 小型铸件 铸钢件 可锻 铸铁件和灰口铸铁件等 和小型钢铁件 模锻件和钢结 构件 可实现半自动化或自动化生产 虽然渗锌工艺温度和时间要求比较宽 但在大批 量生产过程中可能会出现一些技术问题 如渗箱密封 不严造成锌粉高温氧化 渗箱使用时间过长 受温度影 响 使渗箱变形 是否可采用C O 气体填充渗箱 防止 锌粉高温氧化 还有待进一步工艺验证 编辑 詹小玲 最新铝挤出模具的表面处理方法 本发明涉及一种具有耐磨性和耐分离性的铝挤出模 具的表面处理方法 其方法分为两步 一是渗氮处理 通 过在含渗碳气体的渗氮气体气氛中对钢制工具主体进行 加热和保持 从而在模具主体部分表层形成含碳和氮的扩 散硬化层 二是渗氮步骤 通过在不含渗碳气体的渗氮气 体气氛中加热和保持进行过渗氮处理步骤的模具主体 在 扩散硬化层的表面形成基本不含碳的化合物层 申请号 2 0 0 6 8 0 0 2 7 9 5 8 3 公开 公告 号 C N l 0 1 2 3 3 2 5 5 公开 公告 日 2 0 0 8 0 7 3 0 对Q 2 3 5 螺栓热浸镀锌 粉末渗锌及未表面处理的 零件做拉力载荷试验表明 渗锌件高于热浸镀锌件 低 一4 8 一 主分类号 C 2 3 C 8 3 4 2 0 0 6 0 1 I 申请 专利权 人 昭和电工株式会社 地址 日本东京都 发明 设计 人 馆辉雄 田中幸一 万方数据 粉末渗锌工艺探讨粉末渗锌工艺探讨 作者 李民 白琳徽 LI Min BAI Lin wei 作者单位 中铁电气化局集团宝鸡器材有限公司 陕西 宝鸡 721004 刊名 材料保护 英文刊名 MATERIALS PROTECTION 年 卷 期 2008 41 9 被引用次数 1次 本文读者也读过 9条 本文读者也读过 9条 1 张晶 杨新岐 姜海龙 孙莉 ZHANG Jing YANG Xin qi JINAG Hai long SUN Li 应用纳米锌粉及稀土的粉末渗锌 技术研究 期刊论文 中国表面工程2005 18 3 2 王浩 冷涂锌防腐涂料的性能及在钢铁结构防腐蚀中的应用 会议论文 2009 3 付东 王欢欢 FU Dong WANG Huan huan 云母粉在环保型防腐涂料中的应用机理 期刊论文 河北化工 2008 31 2 4 潘佐 Pan Zuo 达克罗工艺应用于集装箱紧固件的可行性研究 期刊论文 深圳特区科技2005 z1 5 吴中权 吕德琏 粉末渗锌技术及其应用 会议论文 2002 6 魏铭炎 镀层在海洋气候下的大气腐蚀