紧固件表面处理选择之五：渗锌

前言：

由于几乎所有商业紧固件都是由碳钢、合金钢制成，一些种类的紧固件希望能防止腐蚀，即使使用防腐蚀材料的紧固件，仍然需要表面处理来防止不同材料的腐蚀。此外，表面处理的镀层必须附着牢固，不能在安装和卸下的过程中脱落，对螺纹紧固件，镀层还需足够薄，使得镀后螺纹仍能旋合。一般镀层的温度限制比紧固件材料要低，因此还需考虑紧固件所处的工作温度要求。对于表面处理，人们一般关注的是美观和防腐，但紧固件的主要功能是紧固零部件，而表面处理对紧固件的紧固性能也有很大的影响，所以，选择表面处理时，也应考虑紧固性能的因素，即安装扭矩—预紧力的一致性。一名高水平的设计者，不仅应考虑设计，还因注意到装配的工艺性，甚至环保要求。下面根据上述因素简要介绍一些紧固件常用的镀层，以供设计人员和紧固件从业人员参考。

                                                                        (紧固件粉末渗锌样品案例)

粉末渗锌层是由锌铁扩散反应形成的，其主要成分为δ相(FeZn17)。δ相含7%~11%（质量分数）Fe，致密性和韧性良好，耐蚀性不低于热浸镀锌层，硬度为250HV左右，具有较好的耐磨性能。

粉末渗锌工艺：

    粉末渗锌是将表面清理过的工件埋入装有渗锌荆的密封容器中，加热到锌的熔点( 419.4℃)以下，保温一定的时间，然后随炉冷却到室温。粉末渗剂通常有锌粉、惰性粉末（如氧化铝）、活性剂如氯化铵和氯化锌等组成。渗锌层的厚度与品质主要与加热温度、保温时问、渗剂成分及渗锌方法有关。通常渗锌温度愈高，则渗层愈厚。但温度过高会使工件镀层表面黏锌，且表面粗糙度下降。一般固体粉末渗锌温度为380℃～400℃。渗层的厚度随保温时间的延长而增加．但到一定的时问后保温时间再延长，渗层深度不会有很大的增加，这是由于渗层表面的锌含量已达到了饱和状态。渗镀时间一般控制在2h～4h之间。

    渗锌处理后，通常对渗层进行铬酸盐钝化处理或在磷酸盐中进行磷化处理，使渗层表面形成一层保护膜，进一步提高渗锌层的耐蚀性．防止在运输及储存过程中形成“白锈”腐蚀现象。

    渗锌剂的成分对渗层厚度也有较大的影响，渗剂中含锌量越高，则渗镀速度越快且渗层较厚，这是因为高含量的渗剂会提高活性锌原子的浓度、有利于促进锌原子的扩散速度。渗层的厚度还与渗锌方法有关，如用回转炉渗锌的方法，其渗镀速度比普通的箱式渗镀要快的多，这是因为工件在回转炉旋转过程中能与渗剂均匀且经常接触的缘故。

    粉末渗锌的特点是，渗层较均匀，不会产生氢脆及变形现象，适合形状复杂的工件，如紧固件、弹簧以及管子等。其缺点是劳动条件差，环境污染较大，不易生产自动化等。 

    粉末渗锌产品的性能：粉末渗锌产品的性能良好，概括起来有以下特点：耐腐蚀性强。腐蚀、锈蚀是钢铁材料的天敌。据估算，世界钢产量约有 十分之一损耗于腐蚀、锈蚀。腐蚀对我国造成的经济损失每年至少在400亿元以上。实践证明，在海洋大气、恶劣的工业大气等多种环境下，渗锌层的耐蚀性 优于热、电镀锌和不锈钢。在同一种工业大气中，不锈钢腐蚀600天，表面就布满锈点，而渗锌产品腐蚀1600多天，其表面没一点锈迹。

    耐磨、抗擦伤性能好。渗锌层表面硬度能达到Hv250～400，而热、电镀锌制件表面为纯锌，镀层硬度仅为Hv70左右，因此渗锌比热、电镀锌耐磨和抗擦伤性能好得多。

    生产基本无污染。在一般情况下，渗锌生产的前处理只采用抛丸机除锈 清油，且用布袋除尘，能达到国家三级标准。生产中以油燃料作为主要能源，采用循环燃烧无烟排放技术，粉末渗锌技术为锌固体渗，没有锌蒸气产生，工件与 助剂又在密闭的器具中进行渗透和分离，对周围环境没有污染。

    锌消耗量比较低。据了解，热镀锌的锌消耗量吨产品为100公斤左 右，而粉末渗锌仅为30公斤左右，只占热镀锌的30%。另外，也没有锌锅腐蚀这一热镀锌的老大难问题。涂漆后能实现复合防护。渗锌产品的渗锌层均匀且与油漆的结合力为一级，其复合防护层的耐腐蚀性均优于热、电镀锌和渗锌层。

    经渗锌处理的钢材制件不影响材料的机械性能。渗锌处理的温度比热镀锌低100～280℃，此温度下吸入钢基体的氢原子已扩散逸出。因此在应用中没有氢脆的危害，也能避免弹簧等一些高强度件因处理温度高造成机械性能下降的弊端。

    

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