固態(tài)多元共滲表面強(qiáng)化技術(shù)是利用加熱狀態(tài)下金屬原子的滲透擴(kuò)散作用，將一種或多種金屬元素滲入到金屬工件表面形成一種合金防護(hù)層的一類化學(xué)熱處理工藝，通過熱擴(kuò)散涂層處理工藝可以明顯改善金屬材料表面耐腐蝕、耐磨損、抗氧化及抗沖擊等使用性能，有效擴(kuò)大金屬材料的應(yīng)用范圍。

粉末滲鋅就是一種具體的熱擴(kuò)散表面強(qiáng)化技術(shù)，它是利用加熱狀態(tài)下將鋅元素?cái)U(kuò)散進(jìn)入鋼鐵構(gòu)件表面制備Zn-Fe合金保護(hù)層的一種化學(xué)熱處理工藝。粉末滲鋅涂層可以有效改善和提高鋼鐵構(gòu)件表面的抗腐蝕、抗表面氧化及耐磨損性能。

值得注意的是：粉末滲鋅涂層在大氣環(huán)境或加速腐蝕試驗(yàn)環(huán)境下，在早期使用中可能在涂層表面局部呈現(xiàn)褐色斑塊現(xiàn)象，但這種類似銹蝕的褐色斑不會(huì)影響涂層的防腐性能(必須與鋼鐵基體的腐蝕區(qū)分開)，這是由于Zn-Fe合金涂層表面Fe離子釋放而產(chǎn)生的氧化物。為避免上述現(xiàn)象，粉末滲鋅熱擴(kuò)散涂層必須進(jìn)行鈍化后處理(磷鈍化或無(wú)機(jī)封閉處理等)。因此，工業(yè)化粉末滲鋅技術(shù)是指包括前處理、加熱滲鋅及后處理等完整工序的一種熱擴(kuò)散涂層加工工藝過程。

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粉末滲鋅熱擴(kuò)散涂層與傳統(tǒng)鍍鋅工藝比較，具有以下優(yōu)勢(shì)和特性：

1)、涂層厚度均勻性好

粉末滲鋅涂層厚度只取決于加熱溫度和保溫時(shí)間，與構(gòu)件的形狀和不同位置基本無(wú)關(guān)。無(wú)論螺紋、內(nèi)壁或凹槽等部位，通過控制規(guī)范都可獲得在15-130μm之間變化均勻涂層(圖4示)。熱浸鍍鋅涂層厚度一般在15-130μm，構(gòu)件平面和邊角鍍層厚度有明顯差別，厚度均勻性差、不易控制。電鍍鋅涂層厚度一般在5-25.4μm，平面鍍層均勻性好，但對(duì)構(gòu)件內(nèi)部空腔、鍍層薄有時(shí)無(wú)鍍層。熱噴涂鋅層厚度一般為84-300μm，可以達(dá)<3mm，涂層厚度均勻性差、致密性低。

2)、滲鋅涂層硬度最高，耐磨損和抗劃傷能力最強(qiáng)

試驗(yàn)表明粉末滲鋅涂層顯微硬度為250-420Hv。而熱浸鍍、電鍍鋅層表面為純鋅，涂層硬度一般為75-88Hv，熱噴涂鋅層也為純鋅并且具有1%-15%孔隙率，因而硬度更低；達(dá)克羅涂層硬度最低，僅為2-6H(H為鉛筆硬度測(cè)量單位)。硬度越高表明鍍層耐磨損性能越好、抵抗表面劃傷能力也越強(qiáng)。

3)、滲鋅涂層與基體金屬的結(jié)合強(qiáng)度最高

粉末滲鋅層為擴(kuò)散冶金結(jié)合，具有很好的附著強(qiáng)度，耐磨損抗劃傷，涂層很難剝離掉，只有用化學(xué)酸洗方法才能除掉，其涂層與母材界面拉伸強(qiáng)度：600-700kg/mm2；涂層表面層拉伸強(qiáng)度為：300-350kg/mm2。

4)、滲鋅涂層耐腐蝕性最強(qiáng)

粉末滲鋅層為鐵-鋅合金組織，滲鋅層與鐵的電位差低于鋅與鐵的電位差。因而作為陽(yáng)極性保護(hù)層，滲鋅層具有更好的保護(hù)效果。試驗(yàn)表明在海洋大氣、惡劣的工業(yè)大氣等多種環(huán)境下，滲鋅層的耐蝕性高于電鍍鋅，比熱浸鍍鋅的耐腐蝕性高10%-30%。

5)、滲鋅涂層涂覆性能最好

粉末滲鋅層均勻與油漆和高分子涂層材料之間具有很好附著強(qiáng)度，其復(fù)合涂層的耐腐蝕性均明顯優(yōu)于熱浸鍍、電鍍鋅和熱噴涂鋅層(圖5示)。

6)、滲鋅過程溫度低，不影響構(gòu)件機(jī)械性能，沒有氫脆現(xiàn)象

滲鋅處理的溫度在350-450oC，此溫度下吸入鋼基體的氫原子已擴(kuò)散逸出。因此在應(yīng)用中沒有氫脆的危害，也能避免彈簧、高強(qiáng)度件因處理溫度高造成機(jī)械性能下降的局限性，可以處理各種鋼鐵鍛件、組裝件、緊固件、鑄件、鑄鋼件和型鋼、對(duì)溫度有特殊要求的高強(qiáng)鋼構(gòu)件和彈簧鋼構(gòu)件等。

7)、滲鋅過程節(jié)約鋅粉

粉末滲鋅工藝耗鋅量是熱噴涂鋅的30%、熱浸鍍鋅的60%。熱浸鍍鋅由于鋅蒸汽、鋅灰、鋅渣及鋅液飛濺、鋅瘤毛刺等造成較多鋅原料浪費(fèi)；熱噴涂過程由于鋅粉氧化也會(huì)造成大量鋅的損失，而粉末滲鋅在密封容器中進(jìn)行，所加鋅粉可根據(jù)構(gòu)件表面積和鍍層厚度準(zhǔn)確控制，耗鋅量明顯低于上述鍍鋅工藝。

8)、滲鋅工藝過程無(wú)環(huán)境污染

粉末滲鋅為固態(tài)熱擴(kuò)散過程，構(gòu)件與滲劑在密閉的容器中進(jìn)行擴(kuò)散和分離，沒有鋅蒸氣產(chǎn)生，熱處理爐用電、燃油或燃?xì)庾鳛槟茉?，?duì)周圍環(huán)境沒有污染。而熱浸鍍鋅有鋅廢料和鋅蒸汽等污染，電鍍鋅有“三廢”排放嚴(yán)重污染，達(dá)克羅涂層由于存在“Cr6+”對(duì)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重污染，目前國(guó)外已限制達(dá)克羅涂層的工業(yè)應(yīng)用。