稀土催渗渗硼提高锌模抗蚀性研究与应用

【摘 要】 河南豫光锌业有限公司是国内最大的铅锌生产企业，其锌冶炼使用的锌锭模具全部为铸铁材料。同时因铸铁铸造性能好、导热率高、性价比高而被同行业广泛使用，然而普通铸铁抗锌液腐蚀性很差，因此成本消耗居高不下。针对这一难题，通过对锌锭模具表面进行稀土催化渗硼处理，使表面生产铁硼化合物层或硼固溶扩散层（FeB/ Fe2B），提高抗锌液腐蚀能力，降低生产成本。

【关键词】 灰铸铁 锌液腐蚀 渗硼 稀土

1 引言

河南豫光锌锭生产采用液锌定量自动浇铸，因产品质量稳定，深受用户信任。但锌锭模具极易被锌液置换腐蚀，导致锌锭底部产生黑印，影响产品质量，模具平均使用寿命4-5个月。经调研，国内外锌锭球铁模的寿命均停留在此水平，目前因性价比问题尚无耐蚀性更好的材料制造锌锭模具。河南豫光通过对模具表面稀土渗硼处理，模具使用寿命提高1倍，取得了很好的经济效益。

2 国内渗硼技术现状

河北工业大学的王桂新对灰铸铁进行熔铸渗硼研究，在生产中具有较好的应用前景。稀土元素以其独特的理化特性被广泛用于材料领域，作为重要的催渗剂的研究与应用也有十余年历史。我国稀土储量丰富，充分利用这一资源，提高渗硼处理水平，已成为材料热处理工作者关注的课题。

3 铸铁锌锭模具稀土催化渗硼抗腐蚀性研究过程

3.1 渗硼试样的制备及实验过程

（1）制作灰铸铁渗硼式样并在稀土催化下进行渗硼。

（2）分析稀土含量对渗硼速度的影响规律。

（3）测试分析渗硼层对耐蚀性的影响规律。

3.2 耐腐蚀性的测定及分析

利用锌既能和碱反应又能和酸反应，但铸铁只能和酸反应的原理。采用氢氧化钠溶液与锌反应除去铸铁表面的残留的锌，而后利用锌溶液腐蚀式样，利用失重分析法测定渗硼铸铁的耐腐蚀性能，所得不同试样腐蚀前后的重量及其失去重量如下：

第一组，含Si3%、Al4%的渗硼试样九小时腐蚀前后的重量见表3-2中。

第一组，含Si3%、Al4%的渗硼试样的腐蚀速率见表3-3中。

从表3-2中可以看出在2号试样的耐锌液腐蚀量最小，从表3-3中也可以看出其腐蚀速率也最小，7号试样的腐蚀速率是2号试样腐蚀速率的8.879倍，0号试样的腐蚀速率是2号试样的6.758倍。

第二组，含Si3%、Al2%的渗硼试样九小时腐蚀前后的重量及失重量见表3-4中。

第二组试样的腐蚀速率见表3-5中。

由表3-5的实验数据可知3号试样的腐蚀速率最小，也就是说效果最好。且腐蚀速率比表3-3中的2号试样的腐蚀速率还要低，因此由实验数据之间对比后的综合分析可知稀土元素含量在3%时，腐蚀速率最低，也就是耐锌液腐蚀性最好。

4 结语

通过以上实验数据当加入3%稀土催化渗硼后，材料的抗腐蚀性可提高11倍，但结合生产实践，实际使用寿命提高约1倍。经初步分析可能因锌液中锌浮渣和其它氧化物的影响，实际效果没理论数据理想，具体原因有待继续探索，但该技术在提高模具抗腐蚀性能方面具有国内领先水平。

参考文献

[1]张振信，吉泽升.稀土对硼铝共渗过程及渗层性能的影响[J].稀土，1990.

[2]马永庆.热浸镀锌槽锌液腐蚀的探讨[J].材料保护，1990.

[3]张贺，丁晖，刘颂.材料的耐液态锌腐蚀研究[J].沈阳工业大学学报，2001，23（增刊）.