钢铁制件渗锌层技术要求

目录
前言 (Ⅰ)
1范围 (1)
2规范性引用文件 (1)
3术语及定义 (1)
4一般要求 (3)
5技术要求 (4)
6验收和抽样 (5)
7检验方法 (5)
8合格证书 (7)
附录A 渗锌层耐蚀性能 (8)
附录B 渗锌层特性 (9)
钢铁制件渗锌层技术规范
1.范围
本标准规定了钢铁制件渗锌层的技术要求和试验方法。

本标准要求了渗锌层平均厚度的十个等级。

本标准适用于基材为碳钢、铸铁、铁基粉末冶金的各类钢铁制件渗锌。

当钢铁制件的小类有对应标准且其标准中技术要求与本标准中的相关技术要求不相同时，在满足防腐要求的前提下本标准同样适用于这些钢铁制件。

2.规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的应用而成为本标准的条款。

凡是标注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用本标准。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本标准。

GB/T 4956 磁性基体上的非磁性覆盖层覆盖层厚度的测量磁性法（GB/T4956-2003; ISO 2178:1982, IDT）
GB/T 10125-2012 人造气氛腐蚀试验盐雾试验（ISO 9227:2006，IDT）
GB/T 12334 金属和其它无机覆盖层厚度测量的定义和一般要求（GB/T12334-2001; ISO 2064:1980, IDT）
GB/T 13452.2 涂料和清漆漆膜厚度的测定（GB/T 13452.2-2008; ISO 2808:2007, IDT）GB/T 13825 金属覆盖层黑色金属材料热镀锌层单位面积质量称量法（GB/T 13825-2008; ISO 1460:1992, IDT）
GB/T 18253 钢及钢产品检验文件的类型（GB/T 18253-2018; ISO 10474:2013, IDT）
GB/T 19355.3 锌覆盖层钢铁结构防腐蚀的指南和建议第3 部分粉末渗锌（GB/T 19355.3-2016; ISO 14713-3：2009, MOD）
JB/T 5069-2007 钢铁零件渗金属层金相
3.术语及定义
本标准采用下列以及GB/T 12334 中界定的术语和定义。

3.1
渗锌处理sherardizing
制件和渗锌剂混合在一起加热形成锌扩散镀层的过程，通常借助于密封的缓慢旋转的容器或静止的容器，处理后得到渗锌层。

3.2
渗锌层sherardized layer
通过渗锌处理方法在制件表面获得的防腐层，渗锌层包括锌-铁合金层。

3.3
渗剂sherardizing mixture
主要由锌粉、合金元素及工艺过程其它需要加入的组分构成的混合物。

3.4
渗锌层镀覆量mass of the zinc coating
单位面积上渗锌层的总质量（以g/m2表示）。

3.5
渗锌层厚度thickness of the zinc diffusion layer
包括锌-铁合金的由渗层表面到基体交界处的距离（以μm 表示）。

3.6
钝化passivation
渗锌层表面的化学转化膜。

3.7
封闭sealer
渗锌层或钝化处理后的渗锌层表面经封闭剂处理获得的薄有机或无机保护层。

3.8
后涂覆post coating
钢铁制件渗锌后在渗锌层表面获得有机或无机涂层的涂装处理。

3.9
主要表面significant surface
钢铁制件的表面，该表面上的渗锌层对于钢铁制件的使用性能或外观是极为重要的，且需达到本标准的所有规定要求。

3.10
样本control sample
从检查批中抽取用于进行试验的钢铁制件或钢铁制件组。

3.11
基本测量面reference area
按规定次数进行检测试验的区域。

3.12
渗层的局部厚度local thickness of the diffusion layer
在某一基本测量面按规定次数用磁性法所测得的渗层厚度的算术平均值或用称量法进行一次测量所测得的渗层镀覆量的厚度换算值。

3.13
渗层的平均厚度mean thickness of the diffusion layer
不同基本测量面的局部渗层厚度的算术平均值。

注1：如果只有一个基本检测面，渗层平均厚度就是渗层的局部厚度。

3.14
检查批inspection lot
一次订单，或一次交货量中的一件或多件相同类型和大小的工件数量，或供方指定的工件
数量。

3.15
验收检查acceptance inspection
在没有其他规定的情况下，在渗锌生产厂家内对某一检验批的渗锌钢铁制件进行的检查。

4.一般要求
4.1基体材料表面状态
待渗钢铁制件表面应保持清洁。

待渗钢铁制件的表面状态、表面质量和渗锌条件会影响渗锌层的外观、厚度、表面粗糙
度、物理和机械性能。

本企业标准对这些特性不作要求。

注：关于此参数的指南见GB/T 19355.3-2016，第 4 章。

4.2渗锌处理温度
在保证最佳渗层质量和外观的前提下，渗锌后为保障钢铁制件渗锌前的结构和性能，宜选
择290～420℃范围的渗锌温度。

4.3需方向供方提供的资料
4.3.1必要资料
a）本企业标准的标准号，即Q/120118TJZX001-2021；
b）渗层厚度要求的等级，或所要求的最小渗层厚度（见表1）；
c）后处理类别及要求。

4.3.2附加资料
如供方需要以下资料，则在订货时应征得需方的同意：
a）钢铁制件基体材质及类型；
b）对于待渗钢铁制件的表面积和质量，若同一订单中存在不同类型的钢铁制件，则应提
供每组同类钢铁制件的表面积和质量；
c）主要表面和基本测量面的标定，如图纸标明或做了标记的样品；
d）需在产品图纸或订单文件中注明螺纹预留间隙，这取决于所要求的渗层厚度等级；
e）是否有特殊预处理要求；
f) 细长杆件或槽道是否允许截断渗锌及渗后焊接焊缝部位的保护层修复要求；
g）制件的孔腔是否允许没有渗层，或对渗层厚度的要求。

h）检验要求；
i）是否需要合格证书。

5.技术要求
5.1外观
a)经目测渗锌层表面应平整、均匀，允许存在因渗锌过程钢铁制件之间正常接触或储运过程而产生的轻微划痕，待渗件自身存在的砂眼、夹渣等引起的渗层表面不均匀不应视为外观缺陷；
b)渗层表面呈均匀的灰色（发暗或有光泽）；
c)除非供需双方协商一致，否则交货时不允许有漏渗；
d)未经后处理的渗层在工况环境或加速腐蚀试验中若表面过早出现红色，这种红色不代表基体的腐蚀；
e)经有色钝化或封闭处理后的渗层外观本标准不做要求；
f)渗层表面允许存在深灰色斑点的面积不能超过渗层总面积的5%；
g)除非供需双方协商一致，否则在交货时不允许渗锌后的钢铁制件表面存在橙棕色；因表面橙棕色而被拒收的钢铁制件在征得需方同意后，应重新渗锌处理后送交检查。

5.2厚度
5.2.1厚度要求
本标准将渗层厚度要求分为10 个等级（见表1），基本测量面的渗锌层厚度不应小于表
1 中的规定。

表 1 渗层厚度
5.2.2螺纹件的预留间隙
对于螺纹件，渗锌处理前应该考虑内外螺纹之间留有足够的间隙。

需方应与供方讨论预
留间隙的要求，关于预留间隙的指南参见GB/T 19355.3。

5.3后处理
钢铁制件渗锌后应采用后处理延长渗层的耐腐蚀性能，提高渗层的外观质量。

后处理工艺包括钝化、封闭、后涂覆等。

高强钢制件渗锌后用化学抛光、钝化、封闭作为后处理时，是否需要进行消除氢脆热处理和采用何种除氢脆热处理工艺及条件，由供需双方协商。

本标准对钢铁制件渗锌之后，后处理之前的渗层预处理方法如喷砂、喷丸、水洗等不做要求。

5.4耐盐雾性能
不经后涂覆的渗锌钢铁制件应通过800h 中性盐雾试验（NSS 试验）不出红锈，经后涂覆的渗锌钢铁制件应通过2500h 中性盐雾试验（NSS 试验）不出红锈。

6.验收和抽样
除非订货时需方提出其他要求，验收检查应在产品离开渗锌厂家之前进行。

用于渗锌层外观、厚度试验的样本应从每一检查批中随机抽取，应按表2 要求从每一检查批中抽取不少于最小数量的钢铁制件组成样本。

7.检验方法
7. 1 外观
在自然散射光下，裸视观察。

7.2 厚度
7.2.1总则
厚度测量应在干净、清洁的表面进行。

如果渗锌后没有清洗或钝化处理，则用于厚度测试的样品应单独清洗。

渗层局部厚度应根据GB/T4956 给出的磁性法或GB/T 13452.2 给出的电磁法测量确定。

根据GB/T 13825 的质量称量法测量确定渗锌层的质量，然后用单位面积渗层质量除以渗层名义密度得到渗层厚度。

对于形状复杂的钢铁制件，当采用磁性法、电磁法测量难以确定基本测量面时，应采用称量法测量。

横截面显微镜法（GB/T6462）是破坏性试验方法而且仅仅代表某一微小测量区域，不适用于常规检测，横截面试样的制备按照JB/T 5069 的要求进行。

但该方法可用于复杂形状渗件的特殊质量控制，使用时需供需双方协商一致
7.2.2基本测量面
为获得尽可能具有代表性的渗锌层平均厚度或渗层质量，采用磁性法、电磁法、横截面显微镜法或称量法测量镀层的厚度时，基本测量面的数量、位置及尺寸应根据钢铁制件的形状和大小确定。

供需双方另有协商除外，基本测量面应位于钢铁制件的主要表面。

一般工件，由主要表面的最外边缘至中间点位置选取不少于5 点测量，取算术平均值作为测量值。

主要表面面积大于或等于10 cm2的钢铁制件，样本中的每个钢铁制件应至少取一个基本测量面。

样本大小参见表1。

主要表面面积小于10 cm2的钢铁制件，应有足够数量的钢铁制件共同提供至少10 cm2 的表面作为一个单独的基本测量面。

用于测量的钢铁制件总数等于提供一个单独的基本测量面所需的钢铁制件数乘以表1 最后一列提供的数量（要求样本钢铁制件的最小数量）。

7.2.3磁性法或电磁法
采用磁性法和电磁法测厚时，在每个基本测量面内应至少取五个测量点。

由于用该方法测量的每个区域都非常小，个别测量值可能低于渗层的局部厚度或平均厚度值（有的甚至相差达10%），但这是无关紧要的，因为要求每个基本测量面的测量平均值等于或高于渗层局部厚度所要求的最小值。

当必须要5 个以上钢铁制件才能达到至少10 cm2的基本测量面时，如果每个钢铁制件都能选取合适的主要表面，则应当每个钢铁制件进行单独的磁性法测量；如果这样的主要表面不存在或难以选取，则应当参照GB/T 13825 采用称量法测量。

7.2.4称量法
单位面积渗层镀覆量（单位：g / cm2）应根据GB/T 13825 测量确定。

单位面积渗层镀覆量（单位：g / cm2）的测量值除以渗层名义密度7.2 g / cm3就换算成了渗层的厚度值。

7.2.5验收准则
基本测量面进行试验时，渗层厚度不应小于表1 中的规定值。

如果样本的渗层厚度不符合这些要求，则应在该批钢铁制件中双倍取样（钢铁制件数少于最低取样数则取全部钢铁制件进行试验）。

若这一较大的样本通过了实验则视该批钢铁制件合格；若不通过，则不符合要求的钢铁制件应报废；或经需方允许重新进行渗锌后送交检查。

7.3 耐盐雾性能
按GB/T 10125-2012 要求进行试验。

8.合格证书
根据需要，提供满足本标准要求的证书（符合GB/T 18253 相关要求）。

对此证书的要求需方
要在订购时提出。

（资料性附录）
渗锌层耐蚀性能
A.1通则
渗锌层的设计就是用于保护基材免受腐蚀和磨损。

对于绝大多数应用场合，渗锌钢铁制件暴露于大气环境之下或预埋入混凝土中。

在这种环境条件下，渗层的服役寿命与渗层的厚度成正比，见GB/T 19355.1。

参考GB/T 19292.1 确定暴露环境的腐蚀等级，渗层在特殊大气环境下的可能服役寿命见GB/T 19355.1。

盐雾试验不能精确地测试锌扩散层（渗锌）钢铁钢铁制件的耐蚀性，因为它是基于错误失效机理的加速。

盐雾试验过程不存在合适的湿/干交替循环环境，渗层表面不能形成自然条件下放置形成的垢锈层。

在没有垢锈层存在的情况下，渗层中的金属锌不断受到侵蚀，则预测的渗层寿命很低。

GB/T 19355.1 第8 章中指出，盐雾试验只能用于内部生产控制时的横向对比。

A.2后处理及钝化
渗层经磷化、铬酸盐钝化或其它合适的钝化工艺处理，可明显延长渗层的服役寿命。

可采用加速腐蚀试验测试比较后处理（钝化）产生的有益效果，但该测试结果不能代表渗层的绝对服役寿命。

A.3渗锌+后涂覆
钢铁制件渗锌后经后涂覆可以达到更长的使用寿命。

后涂覆所涉及到的涂料、表面处理要求、涂装系统、涂层厚度等参见GB/T 30790.5。

后涂覆所涉及到的粉末涂料、推荐使用的粉末、预处理、系统的应用及服役情况参见EN 13438 和EN 15773。

（资料性附录）
渗锌层特性
B.1渗锌层相对于钢铁基体是阳极性的，并为钢铁基体提供电化学保护以防止腐蚀。

B.2渗锌过程致基体表面硬化，通常超过HRC35，这取决于渗锌工艺参数。

B.3渗锌层不会产生氢脆。

B.4由于渗锌层固有的表面微粗糙度，渗后的后涂覆层具有优异的附着强度。

B.5渗锌过程的工作温度可以在290℃到500℃之间。

B.6由于渗锌过程持续时间足够长，渗锌层只能用于在这些温度下不会改变其性能的材料制成的制件。

B.7获得的渗锌层应完全符合制件的轮廓，其厚度应在制件的整个表面上分布均匀，包括复杂形状的制品（螺纹连接等）。

B.8由于锌和铁的相互扩散，通过冶金方式扩散到零件表面形成的渗层对基底金属具有很强的附着强度，所得渗锌层扩散到原始基体金属表面以下，约为最终渗层厚度的1/3；所得渗层的其余部分是基体表面上的实际尺寸堆积。

B.9典型的渗层主要由初始的δ相或δ相(FeZn10)化合物组成，渗锌层的平均含铁量为12～18%（质量分数）。

B.10由于渗层中存在铁，在湿度增加或冷凝物的影响下，渗锌制件的表面可能会出现红色斑点或褐色斑点。

它是由渗层释放的铁离子引起的，这些离子很容易被水冲走。

B.11如果无法区分渗层和基底金属的腐蚀产物，应通过金相实验方法和质量损失测试检查渗层的存在。