无锡冷拔精密钢管厂：20钢表面防腐和耐磨层的制备
无锡冷拔精密钢管厂20钢属于优质低碳碳素钢，该钢韧性、塑性和焊接性均好，适合进行弯曲、压延、弯边和锤拱等加工，在汽车、拖拉机及一般机械制造业中有广泛用途，但强度和硬度偏低，造成耐磨性较差。
无锡冷拔精密钢管厂采用固体粉末渗入法在20钢表面制备了Zn-Al合金渗层，显示出有效的防腐耐磨的防护功能。渗剂的组成包括锌粉铝粉、氧化铝、氯化铵、氯化铝、氧化钇。锌铝渗入前试样需经过砂纸打磨、抛光处理和乙醇丙酮超声清洗；将渗剂和试样基片均匀地放入氧化铝坩埚内；为防止氧化，在渗剂的表面铺一定厚度的石墨，并用粘土和水玻璃调制一定粘度的试剂对坩埚进行密封;放入干燥箱中烘干，并在马弗炉中进行共渗处理。渗入温度为450~460℃，渗入时间4小时；然后随炉冷却。
无锡冷拔精密钢管厂检测表明，所制备的Zn-Al合金渗层的厚度约为45μm，在距涂层表面5μm范围内，元素含量的整体情况为：Fe>Al>Zn，为富Al层；在距涂层表面5~45μm范围内，元素含量的整体情况为：Fe>Zn>Al，为富Zn层。渗层中主要物相包括由Al与Fe形成的AlFe相和由Zn与Fe形成的FeZn10.98与FeZn8.87,FeZn6.67,Fe3Zn10等相。Zn-Al渗层的表面硬度可达325HV，远高于基体的180HV，说明通过Zn,Al元素渗入可以在基体表面及近表面处形成一定厚度的Al-Fe和Zn-Fe合金相，这些中间相的产生可以较明显提高钢基体的表面硬度，增强20钢的耐磨性能。
无锡冷拔精密钢管厂经旋转摩擦试验机上进行的室温无润滑摩擦试验表明，Zn-Al渗层除了增加基体硬度，提高耐磨性，还有一定润滑减摩作用，可以更好地对钢基体进行表面防护。对有Zn-Al渗层和没有Zn-Al渗层的20钢进行48h的盐雾试验（腐蚀液为5%NaCI溶液，温度为33℃），可以看到，没有Zn-Al渗层保护的20钢表面完全被锈蚀，出现疏松、多孔的情况，而Zn-Al渗层试样表面整体较致密平整，某些区域出现了少量白色腐蚀产物，即渗层被腐蚀后出现的白锈，可见Zn-Al渗层明显提高了20钢的耐蚀性能。从电化学测试在5%NaCl溶液中的极化曲线可以看到，Zn-Al渗层的腐蚀电流密度为6.13x10-6A/cm2，腐蚀电位为-0.78V；而20钢基体的腐蚀电流密度为8.12x10-5A/cm2，腐蚀电位为-0.44V。Zn-Al渗层的腐蚀电流密度明显比20钢基体小，这说明渗层的防腐蚀机理主要是阴极保护作用，腐蚀电流密度低的渗层试样耐蚀性能较好。
无锡冷拔精密钢管厂他们的工作表明，在20钢表面制备Zn-Al渗层是提高20钢基体耐磨减摩和耐蚀性能的有效措施。他们所采用的固体粉末渗入法（控制温度在450~460℃，Zn含量为50%，Al含量为20%，渗入时间4小时），可以在20钢表面生成均匀、致密的Zn-Al合金渗层。渗层主要由Al-Fe和Zn-Fe中间相组成；Zn-Al渗层的表面硬度较20钢的硬度有了大幅的提高。Zn-Al合金渗层的这种结构和硬度是其提高20钢基体耐磨减摩和耐蚀性能的原因。 |
