» » Состав и зернистость порошковых диффузионных смесей
11.02.2017

Порошковые смеси для диффузионного цинкования условно можно разделить на два основных типа; смеси, состоящие из цинкового порошка и активаторов (например, хлористого аммония, йодистого аммония, хлористого цинка), и смеси, состоящие из цинкового порошка и инертных материалов (например, оксида алюминия, кварцевого песка, шамота).
Хлористый аммоний или хлористый цинк добавляют в цинковый порошок в количестве 1—2 % (по массе). Для обработки цинкового порошка можно использовать соляную кислоту, HO при этом ее необходимо добавлять в таком количестве, чтобы получать в смеси не более 2 % хлористого цинка. Полученную порошковую смесь тщательно перемешивают и просушивают в контейнерах без доступа воздуха при температуре не выше 400°С.
При использовании порошковых смесей с активаторами процесс диффузионного цинкования можно проводить при 300—400°С, однако при температурах до 360°C скорость процесса мала и на изделиях образуется слой покрытия небольшой толщины. Покрытие имеет серебристый цвет и довольно пластично. С повышением температуры до 420°С на изделиях образуются более толстые слои покрытия светлосерого цвета с гладкой поверхностью, но более хрупкие. Если процесс диффузионного цинкования проводить при температурах выше 420°С, на изделиях образуются толстые шероховатые покрытия и наплывы металлического цинка (иногда толщиной до нескольких миллиметров). При этом также происходит частичное оплавление порошковой смеси.
В последнее время применяют комбинированные порошковые смеси, включающие основной и инертный материалы, активатор, а также различные добавки (порошок алюминия, сульфосалициловую кислоту, йод и др.). Эти добавки вводят с целью интенсификации процесса насыщения и повышения защитных свойств покрытия. Их можно назвать вторичными активаторами.
Следует отметить, что механизм действия вторичных активаторов изучен мало и о их влиянии пока судят по практическим данным.
На практике широкое применение нашли порошковые смеси, содержащие инертные материалы (разбавители). Это позволяет вести процесс диффузионного цинкования при температурах, превышающих температуру плавления цинка (419,4°С), и при этом избежать сплавления и спекания цинкового порошка и налипание его на поверхность изделии.
Хорошие результаты получают при использовании в качестве инертных добавок технического оксида алюминия, речного кварцевого песка или молотого шамота в количестве 25 % (по массе). Возможно цинкование стали в порошковых смесях с большим количеством инертного материала (например, до 90 % кварцевого песка). При этом на изделиях образуются сплошные, гладкие, светло-серого цвета цинковые покрытия, однако толщина их заметно уменьшается.
Важной характеристикой порошковой смеси является размер зерен, ее составляющих. Особенно это важно при цинковании в неподвижных контейнерах. Для предотвращения спекания порошковой смеси в процессе химико-термической обработки и получения качественного диффузионного цинкового покрытия входящие в порошковую смесь компоненты должны быть равномерно распределены по ее объему. Это условие может быть обеспечено в том случае если частицы цинкового порошка и инертного материала будут примерно одинаковыми по массе.
Таким образом, при приготовлении порошковой смеси во избежание расслоения ее компонентов при уплотнении в контейнере величину частиц цинкового порошка и инертных материалов следует подбирать с учетом их плотности.
Если форма частиц порошковой смеси будет примерно шаровидной, то для приготовления однородной смеси из цинкового порошка со средним диаметром частиц 100 мкм необходимо использовать кварцевый песок с частицами диаметром 140, шамот — 150 или глинозем — 156 мкм. Все компоненты должны проходить через сито № 016.
С увеличением зернистости цинкового порошка увеличивается толщина слоя покрытия (при одном и том же режиме цинкования) и ухудшается состояние его поверхности.
Перед приготовлением порошковой смеси цинковую пыль просушивают в герметически закрытых железных контейнерах при температуре 300—400°С в течение 2—3 ч, а инертные материалы прокаливают в течение нескольких часов при 600—800°С. Смесь должна быть хорошо перемешана. Хранить ее следует в закрытых металлических емкостях в сухом месте (содержание влаги в смеси не должно быть более 1 %).
Порошковую смесь можно использовать многократно, однако при этом снижается ее активность. Это связано с расходом цинка на образование покрытия и частичным его окислением. В то же время смесь становится более жаростойкой, что позволяет вести процесс цинкования при более высоких температурах, не опасаясь ее спекания и оплавления.
Считают, что окисляемость цинка в порошковых смесях с активаторами выше, чем в смесях с инертными материалами, в связи с чем активность порошковых смесей с инертными добавками сохраняется более длительный период.
Для поддержания активности порошковой смеси в нее периодически добавляют новые порции цинкового порошка (до 10% (по массе)], после этого смесь хорошо перемешивают. Состав смеси корректируют, руководствуясь данными химического анализа.