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粉末渗锌工艺中锌扩散的数值模拟

表面技术 2018年第1期47卷 135-141页

作者：高海云李小波冯文营彭淀湘潭大学湖南湘潭411105

目的采用数值模拟法预测粉末渗锌的扩散过程。方法通过分析粉末渗锌的机理及渗锌层的形成过程,基于Fick第二定律,采用有限差分法建立了以锌为主扩散元素的渗锌模型。采用该模型模拟计算一定温度范围、一定时间内的渗锌层厚度和Zn含量随... 详细信息

目的采用数值模拟法预测粉末渗锌的扩散过程。方法通过分析粉末渗锌的机理及渗锌层的形成过程,基于Fick第二定律,采用有限差分法建立了以锌为主扩散元素的渗锌模型。采用该模型模拟计算一定温度范围、一定时间内的渗锌层厚度和Zn含量随时间和温度的变化,并与相同条件下的实验测量值进行对比,验证模型的可靠性。实验制备了在360、375、390℃下分别保温4、6、8 h的渗锌样品,通过扫描电镜-能谱仪以及Smile View软件测定了样品中合金层的各相厚度和Zn含量,并与数值模拟计算结果进行对照。结果实验测定的各相含量变化与计算结果吻合较好,合金层各相厚度及总厚度与计算结果接近。该模型能很好地反映渗锌层Zn含量及厚度随时间和温度的变化规律,可以计算模拟一定温度范围、一定时间内的渗锌层厚度及Zn含量变化。结论该模型能有效预测粉末渗锌的扩散过程,可以用来指导渗锌工艺。

关键词：粉末渗锌数值模拟有限差分扩散模型 Fick第二定律

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粉末渗锌工艺及应用发展趋势

热加工工艺 2013年第22期42卷 20-22页

作者：武传杰林志峰李相波马伯江许立坤青岛科技大学山东青岛266061 中船重工七二五所海洋腐蚀与防护重点实验室山东青岛266101

介绍了粉末渗锌的技术原理及应用,论述渗锌工艺的工业应用,对其存在的问题进行探讨,并对渗锌涂层的发展前景作出展望。

关键词：粉末渗锌技术原理工业应用发展前景

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粉末渗锌工艺探讨

材料保护 2008年第9期41卷 46-48页

作者：李民白琳徽中铁电气化局集团宝鸡器材有限公司陕西宝鸡721004

紧固件热浸镀锌往往存在锌瘤,旋合性能较差、拉力载荷低,影响装配,一般螺母镀后需进行机械加工。探讨了粉末渗锌工艺及其渗锌效果,结果表明,紧固件在粉末渗锌后螺纹部位无锌瘤,而且旋合良好,渗锌层比热浸镀锌镀层均匀,钝化后的渗层表面... 详细信息

紧固件热浸镀锌往往存在锌瘤,旋合性能较差、拉力载荷低,影响装配,一般螺母镀后需进行机械加工。探讨了粉末渗锌工艺及其渗锌效果,结果表明,紧固件在粉末渗锌后螺纹部位无锌瘤,而且旋合良好,渗锌层比热浸镀锌镀层均匀,钝化后的渗层表面质量接近电镀锌。本工艺一次投资较少,综合效益好。

关键词：粉末渗锌填料设备钝化

粉末渗锌工艺对螺纹紧固件渗锌速度及渗层均匀性的影响

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材料保护 2018年第7期51卷 86-90页

作者：孙杰赵麦群陈雪婷杨楠范鹏西安理工大学材料科学与工程学院陕西西安710048

粉末渗锌技术已成为钢铁件防腐蚀的主要技术之一,但目前针对工程应用的形状复杂的螺纹紧固件的研究较少。采用转动粉末渗锌法对45钢螺栓进行了粉末渗锌,考察了渗剂填充量及渗锌罐转速等工艺参数对渗层组织、渗锌速度及渗层分布均匀性的... 详细信息

粉末渗锌技术已成为钢铁件防腐蚀的主要技术之一,但目前针对工程应用的形状复杂的螺纹紧固件的研究较少。采用转动粉末渗锌法对45钢螺栓进行了粉末渗锌,考察了渗剂填充量及渗锌罐转速等工艺参数对渗层组织、渗锌速度及渗层分布均匀性的影响。利用金相显微镜和扫描电镜对渗锌层形貌、渗层分布、金相组织进行了分析。结果表明:渗剂填充量对仿牙渗锌层的厚度及螺纹牙顶、牙底渗层差异性表现出显著影响,渗锌罐转速的增加有利于提高渗层分布的均匀性。通过对工艺参数的控制可使粉末渗锌层沿螺纹的牙顶、牙底、螺帽等部位均匀分布。

关键词：螺纹紧固件粉末渗锌填充量渗锌罐转速渗锌层

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粉末渗锌工艺实践与总结

有色金属（冶炼部分） 1998年第5期 45-47页

作者：唐绍铧郭庆珍北京有色冶金设计研究总院

１前言粉末渗锌工艺是本世纪初冶金学家谢拉德·考贝内斯发现的。之后前苏联等又有一些报道〔１～３〕，直到４０年代才在欧洲一些国家实现工业化。英国、荷兰、法国均制定了有关粉渗锌的标准，其中英国标准ＢＳ４９２１－１９７３最早... 详细信息

１前言粉末渗锌工艺是本世纪初冶金学家谢拉德·考贝内斯发现的。之后前苏联等又有一些报道〔１～３〕，直到４０年代才在欧洲一些国家实现工业化。英国、荷兰、法国均制定了有关粉渗锌的标准，其中英国标准ＢＳ４９２１－１９７３最早得到国际标准化组织（ＩＳＯ）的承认...

关键词：粉末渗锌大气腐蚀锌粉

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混凝土桥梁金属配件粉末渗锌防腐蚀层研究

材料保护 2019年第2期52卷 87-90,125页

作者：王涛中国铁道科学研究院集团有限公司金属及化学研究所北京100081

实验室小型共渗炉内制备的试样与工业化渗层试样在结构和性能方面不同。为更合理地评价工业化渗层质量,通过工业随炉共渗制备渗锌小尺寸试样,分析了渗锌防腐蚀层的厚度、微观结构、元素分布、硬度,并测试其耐盐雾性能。结果表明:渗锌后... 详细信息

实验室小型共渗炉内制备的试样与工业化渗层试样在结构和性能方面不同。为更合理地评价工业化渗层质量,通过工业随炉共渗制备渗锌小尺寸试样,分析了渗锌防腐蚀层的厚度、微观结构、元素分布、硬度,并测试其耐盐雾性能。结果表明:渗锌后工件表面结构可分为Zn-Fe合金层和含Zn过渡层,Zn-Fe合金层在表层,Zn含量较高,是防腐蚀防锈的主要结构层; Zn-Fe合金层与铁基体的界面过渡层厚度约20μm,Zn-Fe合金层与基体结合紧密;渗锌温度高、保温时间长有助于提高工件表面渗层厚度,随炉渗锌小尺寸试样增重法测得的渗层厚度最小,较适用于监控每炉工件共渗质量;合金层硬度高于基体,硬度向基体方向逐步降低,合金层和离界面60μm处的硬度均高于基体30 HV以上,可提高工件表面的耐磕碰性能;常用渗锌温度(420℃)热处理对工件表面硬度无影响,渗锌工件表面硬度增加主要在于表面形成了合金层;随着渗锌层厚度增加,渗层样品耐盐雾性能逐渐提高,渗层厚度宜≥60μm。

关键词：金属配件粉末渗锌合金层随炉共渗防腐蚀

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粉末渗锌工艺的数值模拟及含铜渗锌剂的研究

粉末渗锌工艺的数值模拟及含铜渗锌剂的研究

作者：高海云湘潭大学

学位级别：硕士

粉末渗锌是将渗锌剂与钢铁制件置于密封容器中,加热到400°C左右并保温一段时间,在钢铁制件表层形成合金保护层的过程。该技术以渗层均匀、节省材料、无环境污染、结合强度高等优点在防腐方面有着广泛的应用前景。但粉末渗锌工艺时间长... 详细信息

粉末渗锌是将渗锌剂与钢铁制件置于密封容器中,加热到400°C左右并保温一段时间,在钢铁制件表层形成合金保护层的过程。该技术以渗层均匀、节省材料、无环境污染、结合强度高等优点在防腐方面有着广泛的应用前景。但粉末渗锌工艺时间长、生产效率低,且主要针对大气环境下的防腐,对海洋环境防腐效果有限,制约了其发展。针对这些问题,本文采用有限差分法,模拟渗锌中锌的扩散过程,探讨温度和时间对渗层的影响规律,以缩短生产工艺的研发周期,降低成本;采用固体粉末包埋法,研究含铜渗锌剂,以提高渗锌层耐海水腐蚀的能力。研究了粉末渗锌的扩散过程,建立了基于锌扩散的数值模型,采用有限差分法,模拟渗锌层各相的锌含量及厚度随时间和温度变化的规律。实验制备了在360、375、390°C下分别保温2、6、8、10小时的渗锌样品,利用扫描电镜-能谱仪以及SmileView软件测定样品中各相厚度和锌含量。结果表明,有限差分法模拟结果与实验结果吻合较好,渗锌层各相的生长规律模拟结果比渗锌层的锌浓度场模拟结果更为准确。基于此模型能有效预测渗锌的扩散过程,可在一定程度上指导渗锌工艺。通过正交试验设计,研究含铜渗锌剂不同组份配比(锌、铜、稀土硝酸镧、氯化铵)的粉末渗锌实验。电化学测试和盐雾腐蚀实验表明,在锌、铜、稀土硝酸镧、氯化铵四个因素中,影响渗层腐蚀性能最主要的因素是铜含量,依次为铜、氯化铵、锌粉、稀土含量。在正交试验优化的基础上,单独研究铜含量对粉末渗锌组织和性能的影响。结果表明:铜元素的加入,形成了微量的铜锌相,改变了渗锌层的物相结构;改善了渗层的宏观形貌,减少了缺陷;在渗锌剂中适量的添加铜元素,提高了渗层的耐蚀性,含铜渗锌剂所得渗锌样品在盐雾试验中的腐蚀产物为 Zn(DH)C1H0,还有少量的 Zn(OH)、ZnO 和 FeOCl。

关键词：粉末渗锌模拟含铜渗锌剂有限差分法

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粉末渗锌工艺及其对组织和耐蚀性的影响

粉末渗锌工艺及其对组织和耐蚀性的影响

作者：高聪河北工业大学

学位级别：硕士

粉末渗锌不仅渗层耐蚀性能优良,并且具有渗层均匀、厚度易控制的特点,是近年来出现的一种极具市场前景的新兴镀层制备方法。本文在开发粉末渗锌催化剂的基础上,对粉末渗锌温度、保温时间和铝等因素对渗层厚度、组织结构的影响进行了研究... 详细信息

粉末渗锌不仅渗层耐蚀性能优良,并且具有渗层均匀、厚度易控制的特点,是近年来出现的一种极具市场前景的新兴镀层制备方法。本文在开发粉末渗锌催化剂的基础上,对粉末渗锌温度、保温时间和铝等因素对渗层厚度、组织结构的影响进行了研究,并研究粉末渗锌和锌铝共渗渗层的耐蚀性及腐蚀过程。通过实验确定了粉末渗锌催化剂。试验表明:使用该催化剂,得到的渗层厚度大幅度增加,并且渗层厚度均匀,表面光泽性好。研究发现,随温度升高、保温时间延长,粉末渗锌渗层厚度增大,并且温度对渗层厚度影响更大。渗层表面微观形貌为粗糙颗粒状,且随温度升高、保温时间延长,颗粒尺寸变大。在一定范围内,提高温度、延长保温时间均能使渗层厚度更加均匀,组织更加致密。粉末渗锌渗层由里向外依次为Γ相(Fe3Zn10)、Γ1相(Fe11Zn40)和δ相(Fe Zn7)。锌铝共渗的速率比渗锌大得多;锌铝共渗渗层表面为颗粒状与片状物相间的微观形貌;随温度升高,渗层中会增加新相Fe2Al5;渗层由里向外依次为Γ相(Fe3Zn10)、Γ1相(Fe11Zn40)和δ相(FeZn7),FeAl和Fe2Al5均匀地分散于整个渗层。粉末渗锌渗层在盐雾试验中腐蚀产物为ZnO、Zn(OH)2、Zn5(OH)8Cl2?H2O以及FeZn7,并且出现了新的腐蚀产物Fe OCl,会加快渗层的腐蚀;而锌铝共渗渗层在盐雾试验中腐蚀产物为ZnO、Zn(OH)2、Zn5(OH)8Cl2?H2O、ZnAl2O4、FeOCl以及FeZn7;ZnAl2O4可在渗层表面形成一层致密的保护层,减缓了腐蚀速率,因此锌铝共渗渗层比渗锌层耐蚀性更佳。

关键词：粉末渗锌工艺催化剂组织腐蚀

粉末渗锌工艺的BP模型及锌钛渗层组织与耐蚀性研究

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粉末渗锌工艺的BP模型及锌钛渗层组织与耐蚀性研究

作者：龙君碧湘潭大学

学位级别：硕士

粉末渗锌是一种通过热扩散在钢表面获得Fe-Zn合金层的表面保护方法,广泛应用于钢铁制品的防腐领域。经过渗锌处理的钢材,其表面硬度、耐蚀性、抗氧化性都得到了大幅度提高。然而,渗锌产品的生产效率和成品率不高,且对海洋等极端环境的... 详细信息

粉末渗锌是一种通过热扩散在钢表面获得Fe-Zn合金层的表面保护方法,广泛应用于钢铁制品的防腐领域。经过渗锌处理的钢材,其表面硬度、耐蚀性、抗氧化性都得到了大幅度提高。然而,渗锌产品的生产效率和成品率不高,且对海洋等极端环境的防腐效果有限,这制约了粉末渗锌技术的进一步发展。面对这些问题,本文运用ANN-BP模型建立渗锌工艺参数与渗层厚度之间的关系,以此来指导生产出满足不同厚度要求的产品。基于多元共渗的方法,结合钛在海洋环境中具有优良的防腐性能,采用包埋法制备Zn-Ti渗层,以期提高渗锌层在海洋环境下的耐蚀性。渗锌层的厚度对其性能至关重要,因此有必要提出一种模型来预测不同工艺参数的渗层厚度。由于渗层厚度与工艺参数关系的复杂性,往往难于用函数关系式准确表达。本文基于Levenberg-Marquardt算法的三层BP神经网络,建立了渗锌工艺参数与渗层总厚度、Γ相和δ相厚度之间关系的模型。结果表明,BP神经网络模型对Fe-Zn渗层的总厚度、Γ相和δ相厚度具有良好的预测作用,模型结果误差在4.71%以内,相关系数为0.99974。通过此模型可以优化渗锌工艺参数,控制渗层厚度。对开发新工艺、缩短研发周期和降低生产成本具有重要的指导意义。为提高渗锌层的耐腐蚀能力,研究了不同配比的锌钛渗剂在460℃、480℃和500℃保温2小时下锌钛渗层的组织形貌和耐蚀性。结果表明,渗剂中Ti含量高于6%时,所制备的锌钛渗层具有双层结构,最外层是Zn-Ti-Fe层,最内层是Zn-Fe层。其中Zn-Ti-Fe层是通过Ti置换Zn-Fe层的Zn进行沉积,以及吸引Zn-Fe层的Fe向Zn-Ti-Fe层大量扩散形成的。保温温度越高或Ti含量越多,锌钛渗层厚度呈减少的规律。锌钛渗层表面具有相对疏松和多孔的结构,这些孔洞是Zn在高于熔点时蒸发形成的。且随着Ti含量的增加或保温温度的升高,渗层表面具有多孔结构的区域明显增加。通过电化学测试发现,基体、渗锌层、Zn-Ti渗层的腐蚀电流密度依次降低,说明渗锌层与Zn-Ti渗层均能显著提高铁基材料的耐蚀性,且Zn-Ti渗层的耐腐蚀性能强于渗锌层。

关键词：粉末渗锌 BP模型锌钛共渗耐蚀性