渗锌、热镀锌、电镀锌的选择

渗锌、热镀锌、电镀锌的选择设计选择涂覆盖层的时候，应根据以下具体情况综合考虑选择合适的渗（镀）层，并确定合理的工艺参数。钢铁制件的使用寿命和使用环境；钢铁制件的材料；钢铁制件的几何尺寸；经济性和生产效率等（二）钢铁制件的使用寿命和使用环境上述三种锌覆盖层的耐蚀寿命是和覆盖层厚度成正比的，要求耐蚀时间长的制件，应该选择厚的锌覆盖层，如热镀锌和渗锌。使用环境对渗（镀）层的使用寿命影响很大：一般在室内环境可以选择电镀锌；在乡村大气的室外环境可以选择镀层厚度较厚（如25um）的电镀锌和渗层厚度适中（15-25um）的渗锌；在工业大气和海洋性大气环境下使用的零件和结构件，应选择渗（镀）层较厚的渗锌和热镀锌层。一般不推荐使用厚度大于85um的渗锌层，高于这个厚度的渗锌层脆性较大，易起皮、剥落，所以使用寿命很长或使用环境恶劣的情况下，如在海水环境下使用，可以采用渗锌层+有机涂层的复合防护体系，可以获得比单一保护层更好的防护效果。（二）钢铁制件的材料港结构件和机械零件常用种地碳结构钢、铸铁、铁基粉末冶金材料等，这些材料一般都适合上述三种表面保护工艺，但应针对具体的材料和热处理工艺进行具体选择，并确定合适的工艺参数。低碳结构钢低碳结构钢的碳含量一般为0.1%-0.3%，常用的材料如Q235、20钢、20Cr、16Mn等。若不采用热处理强化，即淬火、回火处理，这类材料都适于采用上述三种工艺处理，如输变电铁塔采用Q235、16Mn制造，普通螺栓、垫片等采用Q235钢制造。20钢、20Cr等材料，一般采用淬火、回火处理，以提高材料的强度。齿轮、链等零件采用这种材料制造。这类材料淬火后采用低温回火，回火温度一般为180-220°C。渗锌和热镀锌的温度都高于它们的回火温度，采用低温回火的材料不适于采用渗锌和热镀锌，否则会降低材料的强度，适于采用电镀锌，但是采用电镀锌以后一定要进行除氢退火，减少氢脆倾向。中碳结构钢中碳结构钢的碳含量一般为0.3%-0.5%。常用的中碳结构钢为：45钢、40Cr、35CrMo等，常用于制造齿轮、轴、销、高强度螺栓（N8.8级）等零件。采用这类材料制造的零件往往采用淬火和中温回火热处理强化。中温回火的温度范围为470-570C。渗锌可以在低温回火的温度下进行，不会影响零件的强度，也不回有氢脆倾向。渗锌非常适合这类零件。电镀锌虽然不影响材料的强度，但是，强度越高氢脆的倾向越大。小型零件、形状复杂的零件热镀锌时，为了提高锌液的流动性，尽可能地提高锌层的均匀性，往往采用560C以上的高温热镀锌工艺，但这种情况下，热镀锌温度应在低于回火温度，否则降低材料的强度。以高强度螺栓热度锌为例，有的企业甚至采用600C以上的高温热镀锌，虽然时间很短，但是8.8级螺栓热镀锌后部分达不到抗拉强度要求，9.8级螺栓全部达不到抗拉强度要求。弹簧钢弹簧钢的含碳量一般为0.55%-0.7%，在共析点附近。常用弹簧钢材料为60钢、65钢、60Si2Mn等，常用于弹性零件，如弹簧、板簧、弹性垫圈等零件。弹簧钢的回火温度较低，一般为360-420°C。这类材料渗锌时，应采用较低的渗锌温度。热镀锌的温度超过了零件的回火温度，不适宜采用。弹簧钢电镀锌的氢脆倾向很大，即使采用除氢退火工艺也很难完全避免氢脆现象。铸铁材料铸铁材料的含硅量较高，热镀锌时圣德林现象比较严重。渗锌时可以采用较低的温度和较低的锌含量的渗锌剂，减缓渗锌过程中E相的生长。铁基粉末冶金材料铁基粉末冶金一般都有8%左右的孔隙率，酸洗液或电镀液易残存在孔隙中，造成由内至外的孔隙腐蚀。铁基粉末冶金材料可以采用渗锌和热镀锌处理，但一定要采用机械法除锈，否则仍会造成孔隙腐蚀。（三）钢铁制件的几何尺寸钢铁制件的长度尺寸渗锌零件受渗锌炉尺寸的限制，一般置适合于中小型零件（长度＜4.5米）。热镀锌最适合于大型零件。电镀锌也比较适合于中大型钢铁制件，特别是适合于薄壁的大型钢铁制件。钢铁制件的形状形状复杂、有盲孔、夹隙、深孔的零件，都适于采用渗锌。热镀锌的渗层受锌液流动性的影响难以人为控制，不适于这类零件。有夹缝、内孔的零件电镀锌时，由于静电屏蔽效应，零件的夹缝内孔部位难以镀上锌。有配合要求的零件渗锌层均匀，厚度相对可控，渗锌后基本满足零件的配合要求。由于渗锌层视锌铁户扩散的，渗锌过程中铁原子也向外扩散，因此渗锌层厚度会造成零件外部尺寸增大，增大的尺寸约等于渗锌层厚度，这时绝部分表面处理工艺都存在的共同问题。所以对尺寸精度高的零件，应充分按照渗锌层造成的尺寸增加值预留间隙。（四）经济性和生产效率的比较渗锌的锌利用率很高，特别是真空渗锌，锌的消耗基本都转移到渗锌层上，渗锌的生产率低，一般需要3-5h，加上辅助时间，则生产周期更长。但渗锌安排比较灵活，可以以单炉产量为单位安排间歇性生产。综合而言，小批量的中小型钢铁制件的渗锌成本低于热镀锌。热镀锌的锌利用率低，30%左右的锌在热镀锌过程中形成锌渣和锌灰，只有70%左右的锌转化到热镀锌层中，小型零件的锌耗更大。另热镀锌过程中锌液还腐蚀锌锅，锌锅的使用寿命的长短也直接影响热镀锌的成本。热镀锌生产效率很高，镀锌工艺时间仅需几分到十几分钟。目前大批量生产的钢铁制件，如输变电铁塔、高速公路护栏、灯杆等都是采用热镀锌工艺。但是热镀锌的经济性要受生产间歇性的影响，锌液溶化后，即使不生产一般也要保温，使锌保持在熔融状态。保温过程中同样要消耗能源，锌液表面同样会氧化消耗，造成浪费。热镀锌生产间歇性越小，即生产越饱和，其生产成本越低。电镀锌的锌利用率液较高，锌的沉积效率高于渗锌，低于热镀锌。电镀锌也可以采用间歇式