一种无氢脆及表面损伤、高锌利用率、节能环保的粉末渗锌工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种无氢脆及表面损伤、高锌利用率、节能环保的粉末渗锌工艺，包括喷砂、装箱、配粉、渗锌、离心甩锌、冷却、挑选、包装，在渗锌中所用的粉末渗锌剂，包括以下原料：锌粉、海泡石粉、铝粉、氧化铝粉、镁粉、钴粉、铅粉、硬脂酸铝粉、氮化硼粉、二氧化硅粉、石墨烯粉、强化剂、分散剂、调节剂、活化剂、催渗剂、稳定剂。本发明专利技术的粉末渗锌产品无氢脆及表面损伤缺陷，渗锌工艺过程没有环境污染，锌利用率高，能有效地节约原料。

Powder zinc infiltration process without hydrogen brittleness and surface damage, high zinc utilization rate and energy saving and environmental protection

The invention discloses a no hydrogen embrittlement and surface damage, high efficiency, energy saving and environmental protection of zinc powder sherardizing technology, including sandblasting, packing, flour and zinc, zinc, centrifugal cooling, sorting and packaging, in the infiltration of zinc in the zinc powder, zinc powder, and comprises the following raw materials sepiolite powder, aluminum powder, aluminum oxide powder, magnesium powder, cobalt powder, lead powder, stearic acid aluminum, boron nitride powder, silica powder, graphite powder, additives, dispersing agent, agent, activating agent, catalyst, stabilizer. The powder zinc free product of the invention has no hydrogen brittleness and surface damage defects, and has no environmental pollution and high zinc utilization rate, and can effectively save raw materials.

【技术实现步骤摘要】
一种无氢脆及表面损伤、高锌利用率、节能环保的粉末渗锌工艺
本专利技术属于钢铁表面化学热处理
，具体涉及一种无氢脆及表面损伤、高锌利用率、节能环保的粉末渗锌工艺。
技术介绍
传统“钢铁制件粉末渗锌技术”。粉末渗锌又称热渗锌，是固态多元共渗表面强化技术中的一种。固态多元共渗表面强化技术是利用加热状态下金属原子的渗透扩散作用，将一种或多种金属元素渗入到金属制件表面形成一种合金防护层的一类化学热处理工艺，2008年出版的美国ASTM标准将这种工艺形成的防护涂层称为热扩散涂层，通过热扩散涂层处理工艺可以明显改善金属材料表面耐腐蚀、耐磨损、抗氧化及抗冲击等使用性能，有效扩大金属材料的应用范围。粉末渗锌就是一种具体的热扩散表面强化技术，它利用加热状态下锌元素扩散进入钢铁结构件表面制备Zn-Fe合金保护层的一种化学热处理工艺，粉末渗锌涂层可以有效改善和提高钢铁结构件表面的抗腐蚀、抗表面氧化及耐磨损性能。综合分析机械行业标准JB/T5067-1999《钢铁制件粉末渗锌》、欧洲标准EN13811-2003《铁制品的锌扩散涂层详细规范》及国内/国外粉末渗锌过程等资料，国内/国外粉末渗锌的基本工艺流程主要包括前处理、热渗锌和后处理等3个过程。前处理为将制件表面的油污、锈迹清理干净，一般使用的工艺方法为酸洗、喷丸或喷砂，但这3种方法均有不同的局限性。酸洗是通过化学反应的方法去除钢铁制件表面的油污、锈迹，但同时会在化学反应过程中产生氢原子而进入钢铁制件中。由于氢原子活性很大，其在制件中各处活动会产生2种后果：1)制件在非受力状态下，氢原子在制件中聚集形成氢分子，氢分子在积聚部位膨胀产生内应力，进而使制件产生氢脆微裂纹，导致制件受力时极易断裂。2)制件在受力状态下，氢原子在制件中活动，逐渐积聚为氢分子。氢分子在积聚部位膨胀产生内应力，进而使制件产生氢脆延迟微裂纹，导致制件受力后极易断裂。因此，该方法一般不适合机械加工钢铁制件。喷丸或喷砂是通过连续机械打击的方法去除钢铁制件表面的油污、锈迹，但同时会在制件表面留下机械损伤。对于表面要求不高的制件，该种方法可以适用；对于表面不能大面积损伤的制件，该种方法不能适用。而机械加工钢铁制件的表面一般已经过加工，喷丸或喷砂会损伤制件的形位公差和表面形态，因而该方法一般不适合机械加工钢铁制件。由以上可知，酸洗、喷丸或喷砂等工艺不适合于机械加工钢铁制件粉末渗锌的前处理。加热渗锌是将钢铁制件、锌粉及惰性冲击介质混合填充在密封的不锈钢容器中，并将容器放置在热处理炉中，在容器旋转的情况下加热到360-450℃并保温一段时间，利用金属原子的扩散作用，在构件表面形成Fe/Zn合金保护层。由加热渗锌的过程可知，其是一个中温回火的过程，在渗锌过程中无引入氢原子的环境，因而不会出现像化学镀锌一样因引入氢原子而导致的氢脆倾向。此外，此温度下吸入钢基体的氢原子可大部分扩散逸出，因而有一定去氢处理(≥200℃，保温8-24h)的效果。但只能除去大部分氢原子，不能除去全部氢原子，也不能除去氢分子。因此，加热渗锌过程不能完全消除由于酸洗给机械加工钢铁制件带来的氢脆隐患。另外，与传统的粉末包埋化学热处理工艺不同(将制件包埋在粉末中在静止状态下加热)，工业化粉末渗锌过程是在不断滚动状态下进行加热处理，粉末混合物与工件之间的机械摩擦、冲击作用不仅有利于新鲜扩散渗剂与被处理界面的紧密接触，而且使得被加热介质温度场均匀化，并有效促进冶金扩散化学反应。制件在不断滚动、摩擦、冲击状态下，虽然惰性冲击介质可起到相当大的阻隔及缓冲作用，但难免会出现制件间、制件与容器间、制件与工装间相互碰撞，导致制件表面形态出现轻量损伤。因此，加热渗锌过程不能杜绝机械加工钢铁制件表面形态损伤。由上分析可知，传统粉末渗锌工艺会使机械加工钢铁制件出现氢脆隐患，或大面积损伤工件而致使其形位公差及表面形态质量下降，因而不适合于机械加工钢铁制件粉末渗锌，即粉末渗锌技术难以在机械加工钢铁制件中广泛应用。室外钢结构及紧固件、高速公路护栏、桥梁，水暖器具、建筑五金、汽车、工程机械等钢铁零部件，粉末冶金制品以及化工、海洋、冶金、发电等工程中使用的钢铁零部件，常常需要耐腐蚀防护层。锌是钢铁件表面防护中最常使用的化学元素：热浸镀锌层，厚度一般在15-130μm，构件平面与边角镀层厚度有明显差别，均匀性差，不易控制；电镀锌层，厚度一般在5-25μm，平面镀层均匀性好，但构件内部空腔的镀层薄，且有时无镀层；热喷涂锌层，厚度一般为84-300μm，也可厚达3mm，厚度均匀性差，致密性低；粉末渗锌层，厚度只取决于渗锌剂、加热温度与保温时间等工艺参数，与构件的形状和位置基本无关，当处理带有螺纹、凹槽和内孔等复杂形状的钢铁件时，渗锌层的厚度几乎相同，一般厚度可以在10-100μm之间选择，通过调整保温时间准确控制在某一厚度值附近。粉末渗锌，是将粉末渗锌剂与钢铁件共置于密封容器中，加热到400℃左右，使活性锌原子由钢铁件的表面向内部渗透，在其表层形成均匀的锌铁合金层的工艺方法。相对于其他方法，粉末渗锌的锌消耗量低、节省原材料；生产过程无污染，劳动条件好；生产设备简单，使用和维修成本低。粉末渗锌在钢铁件表面形成的锌铁合金层具有耐腐蚀性强、硬度高、耐磨损、抗划伤、涂覆性能好等优点。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。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镀锌、电镀锌和不锈钢。渗锌层表面维氏硬度可以达到250-400，而热镀锌、电镀锌钢铁件表面为纯锌，镀层维氏硬度仅为70左右，因此渗锌与热镀锌和电镀锌相比，钢铁件的表面耐磨性和抗擦伤性能好得多。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。粉末渗锌技术为锌的固体渗，没有锌蒸气产生，工件与粉末渗锌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。据测算，热镀锌钢铁件吨产品的锌消耗量为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。渗锌产品的渗锌层均匀，且与油漆的结合力为一级，涂漆后能实现复合防护，其耐腐蚀性均优于热镀锌、电镀锌和单一渗锌层。经渗锌处理的钢材制件不影响材料的力学性能。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力学性能下降的弊端。所以，粉末渗锌有广阔的应用前景。但是，现有的粉末渗锌剂及其应用工艺需要的渗锌时间长；锌铁合金层的耐腐蚀性能还可以进一步提高；钢铁件表面粘结有渗锌剂，需要清理；用过的粉末渗锌剂结块，不便于回收再利用。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种无氢脆及表面损伤、高锌利用率、节能环保的粉末渗锌工艺，以解决现有渗锌剂活性低、渗速慢，形成的渗锌层厚度小，使用中不够节能，制件存在氢脆及表面损伤等问题。本专利技术的粉末渗锌产品无氢脆及表面损伤缺陷，渗锌工艺过程没有环境污染，锌利用率高，能有效地节约原料。为了解决以上技术问题，本专利技术采用以下技术方案：一种无氢脆及表面损伤、高锌利用率、节能环保的粉末渗锌工艺，包括喷砂、装箱、配粉、渗锌、离心甩锌、冷却本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无氢脆及表面损伤、高锌利用率、节能环保的粉末渗锌工艺，包括喷砂、装箱、配粉、渗锌、离心甩锌、冷却、挑选、包装，其特征在于，在渗锌中所用的粉末渗锌剂，以重量份为单位，包括以下原料：锌粉60‑100份、海泡石粉2‑6份、铝粉3‑5份、氧化铝粉1‑2份、镁粉1‑3份、钴粉0.6‑2份、铅粉0.4‑1.5份、硬脂酸铝粉0.8‑1.4份、氮化硼粉0.2‑0.5份、二氧化硅粉0.5‑1份、石墨烯粉0.6‑1.2份、强化剂0.1‑0.3份、分散剂0.2‑0.4份、调节剂0.3‑0.6份、活化剂0.8‑1.2份、催渗剂0.6‑0.9份、稳定剂0.3‑0.6份。

【技术特征摘要】
1.一种无氢脆及表面损伤、高锌利用率、节能环保的粉末渗锌工艺，包括喷砂、装箱、配粉、渗锌、离心甩锌、冷却、挑选、包装，其特征在于，在渗锌中所用的粉末渗锌剂，以重量份为单位，包括以下原料：锌粉60-100份、海泡石粉2-6份、铝粉3-5份、氧化铝粉1-2份、镁粉1-3份、钴粉0.6-2份、铅粉0.4-1.5份、硬脂酸铝粉0.8-1.4份、氮化硼粉0.2-0.5份、二氧化硅粉0.5-1份、石墨烯粉0.6-1.2份、强化剂0.1-0.3份、分散剂0.2-0.4份、调节剂0.3-0.6份、活化剂0.8-1.2份、催渗剂0.6-0.9份、稳定剂0.3-0.6份。2.根据权利要求1所述的无氢脆及表面损伤、高锌利用率、节能环保的粉末渗锌工艺，其特征在于，所述二氧化硅粉颗粒的直径1-10μm。3.根据权利要求1所述的无氢脆及表面损伤、高锌利用率、节能环保的粉末渗锌工艺，其特征在于，所述石墨烯粉颗粒的直径1-100nm。4.根据权利要求1所述的无氢脆及表面损伤、高锌利用率、节能环保的粉末渗锌工艺，其特征在于，所述强化剂为701粉强化剂。5.根据权利要求1所述的无氢脆及表面损伤、高锌利用率、节能环保的粉末渗锌工艺，其特征在于，所述分散剂以重量为单位，包括以下原料：Bi2O38-12份、氨丙基三乙氧基硅烷9-15份、碳化铝16-20份、Nb2O58-15份、硫酸镁15-22份。6.根据权利要求1所述的无氢脆及表面损伤、高锌利用率、节能环保的粉末渗锌工艺，其特征在于，所述调节剂为丙烯酸酯类调节剂。7.根据权利要求1所述的无氢脆及表面损伤...

【专利技术属性】
技术研发人员：易玉麟，
申请(专利权)人：南宁普来得工贸有限公司，
类型：发明
国别省市：广西,45