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热扩散渗锌标准
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【摘要】：
粉末渗锌
铁制品的锌扩散涂层
详细规范
本欧洲标准由欧洲标准化委员会(Committee for European Normalization—CEN)于2003年2月20日批准。欧洲标准化委员会成员国要求必须遵守欧洲标准化委员会/欧洲电子技术标准化委员会(CEN/CENELEC)的内部管理规则，其中规定了在不进行任何修改的前提下将本标准作为国家标准的要求。
在向欧洲标准化管理中心或任何欧洲标准化委员会成员申请后，可以获得与国家标准有关的最新资料列表和参考文献目录。
本欧洲标准具有三种官方版本(英语、法语、德语)。在欧洲标准化委员会成员认可并向欧洲标准化管理中心通报后，其它任何语言的翻译版本具有与原官方版本同样的地位。
欧洲标准化委员会成员由奥地利、比利时、捷克共和国、丹麦、芬兰、法国、德国、希腊、匈牙利、冰岛、爱尔兰、意大利、卢森堡、马耳他、荷兰、挪威、葡萄牙、斯洛伐克、西班牙、瑞士、瑞典和英国的国家标准委员会成员组成。
前言
本文件 EN 13811：2003由欧洲标准化委员会中“金属和其它无机涂层”专业委员会第262技术组预备，其秘书处设在英国标准协会。
在2003年10月以后，用相同内容出版或认可的本欧洲标准等效于国家标准，并且与本标准有抵触的国家标准应在2003年10月以后撤消。
附件A是标准化的。附件B和C是提供的有关基本信息。
本文件包括有关参考书目。
按照欧洲标准化委员会/欧洲电子技术标准化委员会(CEN/CENELEC)的内部管理规则，下列国家的国家标准组织必须执行本欧洲标准：奥地利、比利时、捷克共和国、丹麦、芬兰、法国、德国、希腊、匈牙利、冰岛、爱尔兰、意大利、卢森堡、马耳他、荷兰、挪威、葡萄牙、斯洛伐克、西班牙、瑞士、瑞典和英国。
1、范围
本欧洲标准详细说明了采用粉末渗锌加工过程在铁制品表面形成耐腐蚀、耐磨损的锌涂层三种等级分类的最小厚度要求。
本标准也详细说明了在粉末渗锌加工过程中对所用锌粉的最低要求。
本标准没有详细说明渗锌加工前对基材表面状态(磨光或粗糙)的任何要求。
本标准不包括渗锌加工后对工件的后处理或再涂装处理。
2、标准参考文献
本欧洲标准包括其它已公开出版的或最新出版的参考资料、规范，其中对所引用的标准参考文献，在本标准中进行了详细标注。对已公开出版的参考文献，如有再版或修正版则在本欧洲标准中只引用最新的修正版本。对最新出版的参考文献，只引用最新版本(包括修正版本)。
EN 10204，金属产品—检测类型文件。
EN ISO 1460，金属涂层—对钢铁材料的热浸镀锌—单位面积质量的重量检测厚度方法(ISO 1460：1992)。
EN ISO 2178，在磁性基体上的非磁性涂层—厚度测量—磁性检测厚度方法(ISO 2178：1982)。
EN ISO 3549，涂料用锌粉颜料—规格和试验方法(ISO 3549：1995)。
3、术语和定义
在本欧洲标准中采用下列术语和定义。
3．1 粉末渗锌
一种固态扩散过程，具体指将工件包裹在锌粉和一种惰性材料如沙子中，然后放在封闭容器中进行加热处理。
3．2 渗锌涂层
由粉末渗锌过程和随后钝化处理获得的由锌/铁合金组成的涂层。
注释：‘渗锌涂层’在本标准中称为‘涂层’。
3．3 涂层质量
单位表面积上锌/铁合金的总质量，表示为每平方米克，g/m2。
3．4 涂层厚度
锌/铁合金的总涂层厚度，表示为微米，m。
3．5 有效表面
工件上用涂层覆盖的或将覆盖的部分，其中此处涂层能够代表涂层的适用性和外观的主要特性、并且此处涂层必须满足全部本标准所规定的要求。
[ISO 2064：1996，3．1定义]
3．6 控制样本
从一批产品中选择出的用于进行试验的几个工件、或一组工件。
3．7 参考面积
需要进行规定数目点单独测量的一个特定面积。
[ISO 2064：1996，3．3定义]
3．8 局部涂层厚度
采用磁性或电磁试验在参考面积内进行数点测量后得到的涂层厚度的平均值。
3．9 局部涂层质量
从一次重量检测厚度试验中得到的涂层质量值。
3．10 检测批
具有相同类型和尺寸(包括同一批工件、或所送的同一类工件、或作为一组进行渗锌加工的相同工件)的一个或很多工件。
4、一般要求
4．1 锌粉
依据EN ISO 3549的要求，在粉末渗锌过程中所用锌粉中金属锌的含量不应小于94%的质量分数、总杂质(除锌氧化物外)的含量不超过2%的质量分数。
4．2 用户应提供的信息
用户应依据附件A提供有关被加工产品信息。
5、取样
厚度测量的控制样本(3．6)应从检测批(3．10)中随机选取进行试验。依据表1所规定的数据确定控制样本的最少工件数目。
另一种方法是依据ISO 2859-1和ISO 2859-3的取样步骤选择试验样本。
在产品送出渗锌加工厂前确定检测接受标准，否则用户应在定货时详细说明检测接受标准。
6、涂层要求
6．1 厚度
当依据6．2．3进行检测时，局部涂层厚度必须不小于表2所规定的数值。
注释1：设计中选择粉末渗锌涂层的主要目的是，使得铁制品具有优异耐腐蚀和抗磨损特性。在给定环境下，渗锌涂层的使用寿命近似与其厚度成比例。
注释2：对腐蚀很严重环境，当需要采用比本欧洲标准更厚的涂层、或需要一种特殊的具有长效使用寿命的涂层时，其详细要求必须由用户和渗锌生产厂双方协商确定。
表 1 从一批工件中选择试样时所规定的控制样本数目
|
一批工件的总数目 |
选择控制样本的规定数目 |
|
1至3 |
全部 |
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4至500 |
3 |
|
501至1200 |
5 |
|
1201至3200 |
8 |
|
3201至10000 |
13 |
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10000以上 |
20 |
表 2 涂层厚度等级分类的要求
|
等级分类 |
最小局部涂层厚度 |
|
15等级 |
15 |
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30等级 |
30 |
|
45等级 |
45 |
|
注释1：表2中所列的涂层厚度三种等级适合于大多数应用情况。有关涂层厚度的选用指南见C．6。 注释2：当选择较厚涂层如指定涂层厚度为等级45时，有可能需要对工件进行特殊加工的前处理。对这种情况用户应向渗锌加工商寻求咨询。 注释3：局部涂层厚度必须在依据6．2．2选择的参考面积上进行测量确定。 |
|
6．2 试验方法
6．2．1 概述
依据磁性检测厚度方法(EN ISO 2178)或重量检测厚度方法(EN ISO 1460)确定局部涂层厚度。在一般情况下，磁性检测厚度方法很适合于日常生产过程的质量控制。
注释：附件B提供了确定厚度的更多信息。
6．2．2 参考面积
对重量检测厚度方法而言，为了尽可能在单位面积上获得平均涂层厚度的代表性结果，参考面积的位置、数量和尺寸的选择必须考虑具体工件的形状和尺寸。
对于有效面积不小于1000mm2的工件，控制样本中的每个工件上必须至少选择一个参考面积。控制样本的数量见表1规定。
对于有效面积小于1000mm2的工件，必须有足够的几个工件集合在一起可以提供至少1000mm2的一个单独参考面积。因此，试验所用的工件总数量必须等于需要保证一个参考面积的工件数量再乘以一个控制样本的工件总数量，依据表1规定确定控制样本(当小于表1的数据时，是渗锌工件的总数量)。另一种方法是采用ISO 2859-1和ISO 2859-3给出的抽样步骤选择控制样本。
6．2．3 磁性检测厚度方法
参考面积必须包括在重量检测厚度方法所选择的测量面积中、并能代表该面积。
在每一个参考面积中必须进行最少5次测量读数。因为采用这种方法进行每次测量的面积是很小的面积，每个测量数据可能比局部涂层厚度值(表2示)更低，典型数值相差可达到15%。这不影响最后判定结果，因为只要求在全部的每个参考面积上的平均值不小于局部厚度最小值(表2示)。
如果在一个控制样本中的局部涂层厚度不满足6.1的规定，则必须从该批工件中再选择2倍原来控制样本数量的工件进行检测(或如果工件数目小于所要求数量，则选择全部的渗锌工件)。如果所选择的2倍控制样本的厚度检测结果满足6．1的规定，则认为该批工件是合格的。如果2倍控制样本的厚度检测结果仍不满足6．1的规定，则判定该批工件不合格。如果判定该批工件是不合格的，单独的工件可以提交重新进行试验检测。
当必须选择5个以上工件才能组合成至少1000mm2的一个参考面积时，如果每个工件上存在适当的有效表面，则必须对每个工件进行一次磁性测量。如果工件上不存在那样的有效表面，则应采用EN ISO 1460所给出的重量检测厚度的方法。如果在参考面积内进行了足够数量的测量，则对相同涂层厚度磁性检测厚度方法比重量检测厚度的方法更为有效。
6．2．4 重量检测厚度的方法
必须依据EN ISO 1460确定单位面积上渗锌涂层的质量，并且涂层的名义密度用单位立方厘米.克表示(g/cm3)。在有争议的情况下，该方法应是仲裁方法。
7、合格证明书
当需要时，渗锌加工商应提供依据本欧洲标准要求确定的合格证明书(见EN 10204)。
附件 A
(标准化的)
用户需要给渗锌生产厂商提供的信息
A．1 主要信息
用户应提供下列信息和全部的相关文件：
a)、本欧洲标准编号，即：EN 13811：200X；
b)、涂层等级分类，或所要求的最小涂层厚度(见表2)。
A．2 附加信息
对某些特殊目的可能需要提供下列信息，如果需要，用户必须给出详细规定：
a)、有效表面的识别与确定，例如，采用绘图或在样品上用适当标号的方式标明；
b)、螺纹间隙，取决于所规定的涂层厚度等级分类，应在产品图形上注明，或在订货单上注明；
c)、加热到500oC时，对母材冶金性能可能产生的任何影响；
d)、任何特殊的预处理要求；
e)、任何后处理、或需要在渗锌涂层上再涂装的要求(见C.7)；
f)、对检测的任何要求；
g)、依据EN 10204规定的合格证明书是否需要。
附件 B
(有关信息)
涂层厚度的确定
B．1 概述
磁性检测厚度方法是确定涂层厚度的最一般无损方法。除此以外的破坏性检测方法有：重量检测厚度方法—确定单位面积上的质量再换算为厚度；和金相显微镜截面检测厚度方法。
当采用EN ISO 2178的磁性检测厚度方法时，必须仔细考虑所检测的局部和平均厚度的关系、以及检测结果与EN ISO 1460的重量检测厚度方法结果的比较。
B．2 金相显微镜截面检测厚度方法
由于金相显微镜截面检测厚度方法(EN ISO 1463)是破坏性的、并只与单个工件有关，另外也不适合日常加工过程质量控制使用，所以不推荐采用该方法进行厚度检测。
B．3 从单位面积质量计算厚度方法(参考方法)
EN ISO 1460的重量检测厚度方法提供了一种用涂层单位面积质量表示涂层厚度方法：厚度具体表示为单位平方米/克(g/m2)。用该结果除以涂层的名义密度7.2(g/cm3)可以转换为用微米表示的厚度。涂层厚度和涂层质量的等效数据如表B．1所示。
表B．1 等效涂层厚度和质量
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涂层等级分类 |
最小局部涂层厚度 |
最小局部涂层质量 |
|
15等级 |
15 |
108 |
|
30等级 |
30 |
216 |
|
45等级 |
45 |
324 |
附件 C
(有关信息)
基本知识
C．1 粉末渗锌过程
粉末渗锌是一种固态扩散过程，具体指将工件包裹在锌粉和一种惰性材料如沙子中、并放在封闭容器中进行加热处理。该过程通常在加热温度为320oC到500oC范围内和缓慢旋转的密封容器中进行。形成的锌/铁合金涂层随后进行磷化或铬酸钝化处理，最后获得一种洁净的钝化表面。涂层紧密地沿着基材的外形轮廓、并且在任意外型工件(包括复杂、不规则形状工件)上都可以形成均匀涂层。
C．2 基本材料
纯粹的碳钢、低合金钢、烧结材料、可锻灰铁和铸铁都适合于粉末渗锌。该过程没有氢脆。然而，当预清洗高拉伸强度材料(b=1000N/mm2以上)时，不应采用阴极清洗方法。推荐采用不影响母材性能的预处理方法，如阳极、机械或任何其它处理方法。
必须注意带有软钎焊或树脂连接接头的工件不适合粉末渗锌处理，因为渗锌过程对接头性能有明显影响。其它任何类似的连接接头，必须在渗锌处理后再进行连接。
C．3 构件外观
粉末渗锌涂层具有一种无光泽、灰色外观，由于工件之间的相互接触，涂层表面可能会表现出某些划痕。由于涂层具有很高的硬度，那样的划痕一般很浅、并且对耐腐蚀性没有影响。
C．4 附着强度
目前没有适当的欧洲或国际标准用于检测加工产品上粉末渗锌涂层的附着强度。粉末渗锌涂层和基本金属之间的附着强度一般不需要进行检测评定，因为根据渗锌基本原理，粉末渗锌涂层具有很高的附着强度，这是粉末渗锌过程的重要特征。在工件正常使用中，渗锌涂层工件能够承受与涂层厚度和性能相当的各种磨损与划伤，涂层不会产生剥离和片状剥落。
C．5 后处理
在渗锌和钝化涂层上可进行涂油、涂漆、涂料、特殊润滑剂、封闭剂或有机涂层等处理，进一步提高涂层耐腐蚀性、装饰性或调整涂层的摩擦系数。
C．6 涂层厚度
了使得铁制品同时具有优异耐腐蚀和抗磨损特性，在设计中应选择粉末渗锌涂层。对给定的大气环境，渗锌涂层的使用寿命近似与涂层厚度成比例。
必须说明等级15涂层适用于正常的室内和室外环境；等级30涂层应用于更严酷的腐蚀环境，或需要更长时间使用寿命的情况；等级45涂层应用于最严酷的腐蚀环境：即工业或海洋环境。
在不同腐蚀等级环境下，对所用锌涂层产品的涂层厚度要求见EN ISO 14713:1999中表1给出的指导性规定。
当对所要求的涂层厚度存在疑问时，用户应向渗锌加工商寻求咨询。
对特殊的应用，可以要求比本标准中所规定的涂层厚度更厚的涂层。当规定需要更厚的涂层时，需要对工件进行特殊的预处理。见6．1中注释2。
C．7 对螺纹紧固件的附加间隙要求
为适应渗锌处理的螺纹紧固件，必须规定螺纹附加间隙要求。这种附加间隙可以包括在内螺纹、或外螺纹中。
用户必须与渗锌加工商讨论确定对螺纹附加间隙的具体要求。
参考标准目录
[1] ISO 2859-1，Sampling procedures for inspection by attributes—Part 1: Sampling schemes indexed by acceptance quality limit (AQL) for lot-by-lot inspection.
[2] ISO 2859-1，Sampling procedures for inspection by attributes—Part 3: Skip-lot sampling procedures.
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