粉末渗锌与达克罗复合防护技术研究

摘要

粉末渗锌是一种热扩散型渗锌工艺技术，渗锌层为锌铁合金扩散层，其具有高硬度、高耐蚀性等优点，并在运输和装配的过程中，渗锌层不易磨损、擦伤、脱落，广泛用于重要设备及紧固件的防护。达克罗（Dacromet）技术是一种锌基水性耐蚀涂层技术，主要是氧化铬的非晶态化合物与片状锌铝粉形成的粘结物，具有物理屏蔽、阴极保护、钝化及自修复等多重功能，耐腐蚀性能突出，但是涂层与基体结合较差。因此，本课题旨在制备研究粉末渗锌与达克罗复合防护技术使其同时具有良好的耐磨性和耐腐蚀性能。
　　本文首先对粉末渗锌温度、渗锌时间、渗罐转速等工艺参数进行了优化，获得了良好的粉末渗锌层，然后在渗锌层上制备了达克罗涂层，探讨了烘干温度、烘干时间、烧结温度、烧结时间等工艺参数对复合达克罗涂层表面质量与渗锌层的结合强度的影响，进而对复合保护层的显微结构及耐蚀性等性能进行分析。研究取得以下主要成果：
　　（1）粉末渗锌最佳工艺参数均为：升温时间45 min、保温温度400℃、保温时间4 h，最佳工艺下，静止渗锌的渗层厚度可以达到50μm~60μm，转动渗锌的渗层厚度可以达到70μm~90μm。
　　（2）渗锌层厚度随着保温温度的升高呈线性增大，而随着保温时间的延长呈抛物线型增大。
　　（3）转动渗锌明显改善渗层表面质量，并且能够提高渗锌速度，相同条件下转动渗锌层厚度较静止渗锌的增加了20μm~30μm。
　　（4）在渗锌层上成功涂覆达克罗涂层，其最佳工艺参数为：烘干温度为80℃，烘干时间为10 min，烧结温度为300℃，烧结时间为30 min。
　　（5）达克罗涂液黏度显著影响达克罗涂层与粉末渗锌层的结合强度，当涂液黏度为460 mpa·s时，涂层结合强度强度达到5级，涂覆量达到435 mg/dm2。
　　（6）随着烘干温度的升高，涂层结合强度先变好再变差，当烘干温度为80℃，结合强度能够达到5级。随着烧结温度的升高，涂层耐蚀性先变好再变差，当烧结温度为300℃，所得涂层耐蚀性最佳。

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1 前言

1.1 研究背景

1.2 粉末渗锌技术国内外研究进展

1.3 粉末渗锌技术概述

1.4 达克罗涂层技术国内外研究进展

1.5 本课题研究的目的和内容

2 实验材料与方法

2.1 实验材料

2.2 实验仪器和设备

2.3 实验方案

2.4 渗锌层的检测与评价方法

2.5 达克罗涂层的检测与评价方法

2.6 实验方案流程图

3 转动式粉末渗锌加热炉的设计

3.1 渗锌罐部分设计

3.2 炉体部分设计

3.3 传动部分设计

3.4 测温装置设计

3.5 转动式渗锌炉装配图

3.6 本章小结

4 粉末渗锌工艺研究

4.1 保温温度对渗锌层表面质量的影响

4.2 保温温度对渗层厚度的影响

4.3 保温温度对渗锌层硬度的影响

4.4 不同的保温温度下的渗锌层的元素组成及其分布规律

4.5 保温时间对渗锌层表面质量的影响

4.6 保温时间对渗锌件金相显微组织的影响

4.7 保温时间对渗锌层厚度的影响

4.8 保温时间对渗锌层硬度的影响

4.9 升温速率对渗锌层表面质量的影响

4.10 升温速率对渗锌层厚度的影响

4.11 转速对渗锌件表面质量的影响

4.12 转速对渗锌件金相显微组织及渗层厚度的影响

4.13 本章小结

5 达克罗涂层工艺研究

5.1 达克罗涂液黏度的确定

5.2 烘干工艺对达克罗涂层性能的影响

5.3 烧结工艺对达克罗涂层性能的影响

5.4 本章小结

6 粉末渗锌和达克罗复合防护层性能研究

6.1 复合防护层与渗锌层宏观相貌的对比分析

6.2 复合防护层与渗锌层显微结构的对比分析

6.3 粉末渗锌与达克罗复合防护层元素分析

6.4 复合防护层与单一达克罗涂层结合强度对比分析

6.5 复合防护层与单一粉末渗锌涂层硬度对比分析

6.6 复合防护层与单一防护层耐腐蚀性能对比分析

6.7 腐蚀前后复合防护层XRD图谱分析

6.8 腐蚀前后达克罗涂层微观表面形貌及能谱分析

6.9 本章小结

7 结论

致谢

参考文献

附录

在校学习期间所发表的论文、专利、获奖及社会评价