碳钢表面Zn-Al合金渗层的制备及性能研究

采用固体粉末渗入法在20钢表面制备Zn-Al合金渗层。对比分析了Zn-Al渗层和20钢的显微硬度、耐磨性及耐蚀性。结果表明：温度控制在450~460℃,Zn含量为50%,Al含量为20%,渗入时间4 h,Zn-Al渗层厚度可达45μm;Zn-Al渗层主要相由Al Fe、Fe Zn10.98、Fe Zn8.87和Fe Zn6.67、Fe3Zn10等构成;其显微硬度可达325 HV,高于20钢的硬度（180 HV）;Zn-Al渗层与钢球（GCr15）对磨的平均摩擦系数为0.1878,磨损失重为0.0010 g,较20钢的分别降低了38%和43%;Zn-Al渗层具有较好的耐盐雾腐蚀性能,经48 h中性盐雾实验后无红锈出现,电化学测试显示Zn-Al渗层腐蚀电流较20钢的更小,Zn-Al合金渗层可以对20钢基体进行有效的防腐和耐磨防护。

机械能助渗锌铝渗层的防腐耐磨性能分析

高温高湿高盐雾苛刻环境中螺栓件的腐蚀问题备受广大学者关注。结合紧固件装配需求,采用机械能助渗技术在450℃温度下制备Zn-Al功能渗层。通过扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)、显微硬度计、X射线衍射仪(XRD)等对锌铝渗层的厚度、物相、硬度和形貌进行表征,采用电化学工作站和摩擦磨损试验机对锌铝渗层的防腐耐磨性能进行研究。结果表明:机械能助渗制备的锌铝渗层有利于提高基体的防腐耐磨性能。当锌粉的质量分数为35%、铝粉为15%,保温时间为4.5 h,渗炉转速为7 r/min时,涂层呈现出最佳的防腐耐磨性能。此渗层主要由Al2O3、Γ1相(Fe11Zn40)和δ1相(FeZn6.67、FeZn8.87、FeZn10.98)组成,其厚度为91.12μm,表面硬度为413.2 HV0.05,腐蚀电位为-0.9286 V,腐蚀电流密度为2.2493 A·cm-2,低频区阻抗模值为2284Ω·cm2,平均摩擦因数为0.3887,磨痕宽度为734.66μm,磨痕深度为21.7μm,磨损体积为16.75×10-3mm3。