粉末渗锌工艺作为钢铁材料的一种有效防腐技术目前在欧洲及工业发达国家获得广泛应用,英国每年有几万吨各类钢铁零件采用粉末渗锌工艺进行处理,如英国Bodycote Metal Technology Group是全世界最大的从事金属热处理加工企业,,其粉末渗锌产品广泛应用于许多工业防腐领域,在美国、日本、加拿大、荷兰及德国等国家都采用了大量的粉末渗锌钢铁材料构件。
我国武汉材料保护研究所于20世纪60年代就开展了粉末渗锌工艺的研究;北京有色冶金设计研究总院于1984年对粉末渗锌工艺进行探索性试验研究,1986~l988年实现了工业化生产,开发出粉末渗锌成套设备和粉末渗锌产品等有关国家专利,为在国内全面推广这项新工艺提供技术基础。
目前粉末渗锌防腐涂层具有的优异长效耐腐蚀性能已获得工程界的普遍认可,并在交通(地铁工程、高速铁路}、电力、化工、电信等防腐领域获得广泛应用。
为了进行工业化的粉末渗锌加工,国内外已研究开发出许多改进的适合工业化加工的粉末渗锌处理工艺。
1993年以色列人Isaak shtikan发明的Distek粉末渗锌工艺(WO 98/41346)在全世界范围内申请了专利保护,采用这种工艺不仅能获得传统粉末渗锌的灰色涂层,而且能直接加工出具有不同外观颜色的涂层,其涂层硬度及耐腐蚀性明显高于原来工艺,目前DisTekェ艺已推广应用到美国、英国、挪威、比利时、俄罗斯、南非及日本等许多国家。
1993年国内北京有色冶金设计研究总院提出的“粉镀(渗)锌方法及装置”是目前国内应用最广泛的粉末渗锌加工技术。
在20世纪90年代后期国内许多单位对真空粉末渗锌工艺和设备进行了研究,其特征是将渗锌容器抽真空进行粉本渗锌热处理,如1997年冶金部洛阳耐火材料研究院申请的“真空渗锌炉”等。但目前所谓的真空粉末渗锌工艺只能在实验室条件下严格完成,在工业化生产中很难严格实现该工艺过程。
2001年山东大学提出了“机械能助渗金属表面改性技术”,将滚动粉末渗锌工艺拓宽到渗铝、渗硅、渗铜、渗锰及锌铝共渗工艺。
2004年以色列Green Cote公司又提出了锌/铝复合涂层加工技术,这种改进的粉末渗锌工艺采用锌铝复合粉末制备热扩散涂层,非常适合各种紧固螺栓及连接件防腐处理。
2005年天津市先知邦渗锌防腐蚀金属制品有限公司申请的“—种纳米复合粉末渗锌加工方法”。纳米/微纳米复合粉末渗锌是通过在传统的粉末渗剂中添加纳米/微纳米活化剂方式来改善粉末渗锌工艺,可以获得硬度较高、耐腐蚀性能、抗高温氧化性能及力学等综合性能更为优异的渗锌涂层。
工艺评定规范
由于粉末渗锌涂层具有的优异耐腐蚀综合特性,在该工艺的研究及工业化开发过程中,为了保证粉末渗锌工艺过程规范化及产品质量,欧洲各国家都制订相关粉末渗锌工艺评定标准。
例如:英国B.S.7371-1998《金属紧固件涂层:渗锌涂层规范》;法国The French standard NFA 1991-469《钢铁粉末渗锌涂层规范》;荷兰The Dutch standard NEN 5253 et 2694《钢铁粉末渗锌涂层规范》;欧洲标准化委员会(CEN)出版的粉末渗锌最新标准《铁制产品的锌扩散涂层》EN13811;美国出版了ASTM《钢铁紧固件、五金器具和其他产品的锌合金热扩散涂层》AlO59/AlO59M-2008;俄罗斯的Russian standard GOSTP 51163-1998;以色列的渗锌涂层标准Isra eli standard 4271等。
我国的粉末渗锌评定规范研究与制订明显落后于国外先进水平,目前除了原中国国家机械行业局出版的JB/T 5067-1998《钢铁制件粉末渗锌》标准外,还没有相应的粉末渗锌工艺国家标准规范,这显然对目前国内粉末渗锌工艺的推广应用产生很不利的影响。
技术应用
微纳米粉末复合渗锌防腐蚀涂层具有的优异长效耐腐蚀性能已获得工程界地普遍认可,并在交通、建筑、电力、化工、电信等防腐领域获得广泛应用。2006年国家铁道部已将粉末复合渗锌工艺作为铁路钢支座和连接件的规定防腐蚀处理方法编入有关设计标准中。微纳米复合粉末渗锌作为钢铁防腐领域一种有效表面防护方法、在工程应用中发挥越来越重要作用。
微纳米粉末复合渗锌涂层由于其独特的优点,,镀层耐腐蚀;硬度高耐磨损、不怕磕碰;与基体结合强度高,不脱落;表面较粗糙,易于涂装等,广泛应用于紧固件、连接件和钢结构件上,如图4所示。
图4微纳米复合粉末渗锌涂层的应用
结束语
综上所述,微纳米复合粉末渗锌防腐技术是一种先进的金属表面热扩散涂层防腐蚀工艺,极大地提高了金属构件耐腐蚀性能、延长其使用寿命,因而在钢铁材料防腐工程领域具有广泛应用前景。
虽然与国外先进工业化粉末渗锌工艺比较,我国在渗锌加工设备、工业化规模及评定规范方面仍存在较大差距,但近年来随着国内大力促进清洁生产、以及节约资源与保护环境意识的不断增强,人们越来越认识到全面腐蚀控制的重要性,采用先进、长效与环保防腐技术已引起社会各界尤其是各级政府部门的高度重视,这将对推广应用先进防腐技术创造良好的发展环境和市场机遇。
微纳米复合粉末渗锌表面处理技术作为一种先进的绿色表面处理技术符合当前钢铁材料防腐工程发展趋势,是替代污染严重的热浸镀锌及达克罗涂层的有效工艺。期望国内有关研究机构、加工企业、设计和工程应用单位广泛合作,有效促进微纳米复合粉末渗锌技术在钢铁材料防腐工程领域的广泛应用,为实现我国社会和谐与经济可持续发展做出积极贡献。
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