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鋅鐵反應(yīng)擴(kuò)散形成的ζ相很脆,它的一部分存在于擴(kuò)散層中,一部分則脫落進(jìn)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(kuò)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(guān)系見圖1。為了避免鐵損量過大,鍍鋅溫度應(yīng)避開鐵損量的峰值溫度。普通結(jié)構(gòu)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(fù)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(yīng)盡量短,鐵損量與熱浸鍍鋅時間的關(guān)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(guān),提升速度越快,鍍鋅層越厚,鋅液的流動性越好,鍍鋅層越薄。
粉末滲鋅
滲鋅層是由鋅鐵擴(kuò)散反應(yīng)形成的,其主要成分為δ相(FeZn17)。δ相含7%~11%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))Fe,致密性和韌性良好,耐蝕性不低于熱浸鍍鋅層,硬度為250HV左右,具有較好的耐磨性能。
粉末滲鋅工藝
粉末滲鋅是將表面清理過的工件埋入裝有滲鋅荊的密封容器中,加熱到鋅的熔點(diǎn)( 419.4℃)以下,保溫一定的時間,然后隨爐冷卻到室溫。粉末滲劑通常有惰性粉末(如氧化鋁)、活性劑如氯化銨和氯化鋅等組成。滲鋅層的厚度與品質(zhì)主要與加熱溫度、保溫時問、滲劑成分及滲鋅方法有關(guān)。通常滲鋅溫度愈高,則滲層愈厚。但溫度過高會使工件鍍層表面黏鋅,且表面粗糙度下降。一般固體粉末滲鋅溫度為380℃~400℃。滲層的厚度隨保溫時間的延長而增加.但到一定的時問后保溫時間再延長,滲層深度不會有很大的增加,這是由于滲層表面的鋅含量已達(dá)到了飽和狀態(tài)。滲鍍時間一般控制在2h~4h之間。
粉末滲鋅的特點(diǎn)是,滲層較均勻,不會產(chǎn)生氫脆及變形現(xiàn)象,適合形狀復(fù)雜的工件,如緊固件、彈簧以及管子等。其缺點(diǎn)是勞動條件差,環(huán)境污染較大,不易生產(chǎn)自動化等。
粉末滲鋅產(chǎn)品的性能
粉末滲鋅產(chǎn)品的性能良好,概括起來有以下特點(diǎn):
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。腐蝕對我國造成的經(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),而滲鋅產(chǎn)品腐蝕1600多天,其表面沒一點(diǎn)銹跡。
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。