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机械镀锌是什么表面处理

发布时间:2023-01-02 18:25:13

1. 什么是机械镀

机械镀原理

据估计,全世界每年因腐蚀而报废的金属材料和设备的量约为金属年产量的四分之一到三分之一。可见,研究金属的腐蚀与防护是一项非常重要的工作。其中应用较为广泛的是电镀与热镀工艺。但这两种工艺在应用中存在着能耗较大,污染严重等缺陷。尤其是对高强度工件的镀覆,效果不理想。因为电镀中的氢脆,对工件机械强度影响极大:而热镀中,因温度过高(≥450℃)钢材产生高温退火不良影响。这些问题的存在,促使人们不断探讨新的防腐工艺。
机械镀工艺,就是欧美及日本等发达国家近二三十年来开始进入工业应用的一种新兴的表面防护技术。锌层、锡层、镉层、铝层和这些金属的混合层,都能通过机械镀获得。在混合层中,能沉积各种比例的锌和镉、锌和铝、锌和锡、镉和铝,从而提供优越的耐腐蚀防护,每种金属沉积层都有许 多耐蚀优点。其它软的延展性的金属粉末,例如:铜、黄铜、铟、金、银和铅也能被机械沉积。这高性能的镀层能在野外、工业和海洋环境中提供牺牲阳极保护,可防护10—30年或更长。近几年,机械镀以其在室温下进行、能耗小、成本低、工艺简单、配方多样、操作方便、生产效率高、无氢脆现象、环境污染少等待点,越来越受到金属零部件行业的关注,应用前景十分广阔。作者在机械镀技术工艺方面潜心研究近十年,在涂层表面光亮度、复合涂层选择、耐受中性盐雾试验时间延长等方面取得了较好进展。
1 机械镀工艺过程
机械镀工艺是将活化剂、金属粉末、冲击介质和一定量的水混合为浆料,与工件一起放人滚筒中、借助干滚筒转动产生的机械能的作用,在活化剂及冲击介质机械碰撞的共同作用下,在铁基表面逐渐形成锌镀层的过程。显然,这一过程原理既不同于热浸镀,也不同于电镀。在室温下进行,不存在高温下的冶金反应,也不存在热镀所形成的树枝状结晶组织和金属化合物,从而避免了高温退火引起的对工件强度性能的影响。该过程中没有电场直接作用在工件表面上,所以更不存在电镀过程中的还原反应,同时从根本上避免了氢脆的产生及危害。
典型的机械镀工艺大至可归纳为四个阶段:(1)表面预处理:该阶段主要是去除工件表面上的油污及氧化物使工件裸露出金属基体,以利镀覆。(2)闪镀:为防止铁基的氧化,促进镀层与基体的紧密结合,在镀覆之前,往往要在经预处理的工件表面上形成一层较薄的金属层,一般为铜层,而此过程仅需30一90s,习惯上称为“闪铜”。(3)镀覆:闪镀后即进入镀覆阶段。镀覆过程所需金属粉末和活化剂的数量,主要取决于工件表面积及镀层厚度。如在总表面积为1m2工件上,镀25µm的锌层,大约需200g锌粉。 (4)后处理:镀覆后的分离--漂洗--干燥--钝化—密封等均属此阶段。镀后工件与介质等分离、通常借助于振动筛与磁分离器进行。分离出的介质可返回滚筒重复使用,而工件则经漂洗、干燥后装箱。如需要,工件可进一步钝化或有机物封膜,以提高耐蚀性。
机械镀锌工艺按照工艺顺序可分为:脱脂→漂洗→酸洗(或喷丸)→漂洗→闪镀→机械镀覆→分离→漂洗→干燥→钝化等操作过程。
2 机械镀设备及原料
典型的机械镀设备工作主机为一端开口或半开口的多棱形滚桶,主要功能是提供机械碰撞力,并使金属粉末、活化剂与滚筒中的水能迅速形成均匀的混合浆料,以保证镀件在桶内翻转、自旋,在冲击介质作用下,镀覆上所需镀层。镀桶多为八棱形,直径和轴向长度之比不超过1:3;工作位置与水平位置呈20--30°。镀覆过程中所用冲击介质不仅要提供冲击能量,还要起到缓冲作用,以减少较重工件间的相互撞击及锋利的碎片或棱角对镀层的损害。所以除要求具有一定强度,耐磨性好外,表面还应光滑无棱角。目前最常用的是玻璃微珠,其大小介于0.5—4mm之间,由多种规格混合而成。混合比例取决于工件形状、尺寸、重量及镀层材料。一股粒径大的介质过多,镀层表面不平整,且缝隙、凹处不易形成镀层;而粒径小的介质过多,冲击力不够,镀层附着力下降。
机械镀工艺中加入的各种化学添加剂总称为活化刑。其主要作用是帮助金属粉末在水中分散,稳定镀液pH值,改善镀层表现质量。为此,活化剂通常由多种化学物质组成。为保证镀层质量,提高镀层均匀性及厚度,上述金属粉末与相应的活化剂,一般采用分批加料的方式加入、每批间隔3—5min。加料完毕,再强化冲击5—10min,以使镀层结构更加均匀致密,最终形成所需镀层。活化剂配比取决于耐盐雾时间要求、度层厚度、工件结构、表面性能等。目前,机械镀工艺的改进与发展方向主要是金属粉末合金化、寻找高效分散剂、提高致密性、光亮度和镀覆效率,降低成本,根本是延长耐腐蚀性时间。
3 镀层性能特点
机械镀层是一种由均匀的扁平状金属颗粒组成的镀层,如图2所示。按镀层厚度可分为两类:一类厚度为25.4—88.9µm,称为MG(Mechanical galvanizing),可代替热镀产品;另一类厚度小于25.4µm,称为MP(Mechanical plating),可代替电镀产品。这两类镀层,除厚度及用选上有所区别外,其它性能基本相同。机械镀层特点是:镀层外观为均匀的银白色,但色泽不如电镀,并有微小的凹凸点;镀层的均匀性、附着力、涂覆能力均较好。这一点对一些具有深洞、沟槽、螺纹的工件尤为重要;镀层耐蚀性能良好,通常用中性盐雾试验来衡量耐蚀性好坏。图2是传统的采用325目的电炉锌粉制备的机械镀锌镀层I表面形貌图,镀层中少数锌粉颗粒由原来的球形变成椭球形,并且尺寸较大的锌粉颗粒发生塑性变形的倾向更大;而尺寸较小的颗粒填充在大颗粒之间的间隙,或夹塞在变形颗粒之间。图3是作者用片状锌粉制备的机械镀锌镀层II表面形貌图。发现用片状锌粉活性明显增强,镀覆效率提高。镀层表面平整度明显改善,片状锌粉层层叠加,形成排列密集的镀层。光亮度也明显提高,钝化效果也好于镀层I。用去离子水配制5%氯化钠溶液,在35℃下进行中性盐雾试验,镀层II达到1000小时无红锈,接近达克罗涂层,这是国内文献报道中关于机械镀锌镀层耐腐蚀性较长的。
两图中显示颗粒之间有细毛状连接,这便是惰性金属的粘结作用,它与锌粉颗粒发生焊合,或者和其他夹杂物混合在一起填充间隙,形成机械镀层。因为在机械镀锌中加入比金属锌电位更正的金属的离子M2+,它在酸性镀液环境中发生化学反应:M2++Fe→Fe2+十M,产生的M以细毛刷状出现在锌粉颗粒的表面,M的产生会导致锌粉颗粒表面和镀层表面上电荷的变化,促进它们之间的相互吸附,另外M作为一新相易于依附在锌粉颗粒上形核长大,这些都会促进锌粉颗粒的聚团、吸附和沉积。

图2机械镀锌表面SEM(2000×)形貌I 图3 机械镀锌表面SEM(2000×)形貌II
4 机械镀技术的发展、现状与动态
机械镀的研究,始于50年代。1953年美国的Peen Plate Inc.取得了第一项专利技术。60年代机械镀开始应用于工业生产。不过当时仅限于垫圈、垫片、弹簧等小工件的镀锌上,而且镀覆时间长,效率低,锌粉利用率仅有20%—30%。70年代后期至80年代,随着工艺的改进;活化剂性能的提高,机械镀被广泛用于各类金属零散件,如螺栓、螺母、钉子、水泥钉及可锻铸铁管路连接件的镀锌。同时镀覆时间缩短,效率显著提高。现代的机械镀工艺,镀覆时间进一步缩短,金属粉末利用率可达90--95%,通常在30--4min内即可完成全过程,而厚度可在10一100μm之间任意调节。国外还专门制订了有关机械镀的相应标准,如美国的ASTM B635一钢铁表面机械沉积镉、锡合金镀层标准;B695一钢铁表面机械沉积锌镀层标准;B696一钢铁表面机械沉积镉镀层标准等。当前,国外的机械镀工艺,己由单纯的机械镀锌,发展到镀镉、锡、铜、银、铅、铋、铟等金属以及黄铜、镉一锡、锡一锌、锌一镉的合金。从而使镀层的性能得到进一步改善,应用范围更加广泛。
我国对机械镀的研究,始于80年代中后期。但主要还局限于机械镀锌方面,应用范围很小,同国外相比,差距较大。究其原因,主要在于对机械镀所形成的非光亮型镀层,缺乏认同,没有正确认识其优异的无电镀引起的氢脆和热镀锌引起的高温退火现象。尽管我国1999年颁布了《钢铁制件的机械镀锌》部颁标准,用机械镀锌工艺在我国机械零部件加工企业中仍是凤毛麟角,主要分布在浙江、山东、福建、上海、江苏等沿海出口加工企业,并且镀层仅仅是单成分的镀锌层,加工镀层厚度通常在20-60微米之内。对10微米以内镀层厚度的超薄镀层以及60-110微米镀层超厚镀层的组成、表面平整性、钝化、及耐蚀性能,是今后重点研究的内容。相信随着我国机械加工业的日益国际化、我国基础建设的需求以及环境保护意识的加强,机械镀产品会逐渐替代部分电镀、热镀锌产品。机械镀锌具有污染少,能耗低,镀层均匀.厚度易控制,无量脆影响,工艺简单,操作方便,镀件具有良好的机械性能和耐蚀性等特点,因而具有广阔的发展前景。

2. 重铬酸锌是什么表面处理,和机械镀锌及普通镀锌有

达克罗是锌铬抄锌铬涂层表面处理,涂后再进行铬酸或重铬酸表面钝化处理,颜色是呈银灰色的比较多,根据客户的要求,可以配制成其他颜色,特点是中性盐雾试验时间比较长,与机械镀锌表面处理不样;机械镀锌表面处理是很细的锌粉,在促进剂、粘合剂、抛丸共同作用下,经过比较长时间的抛甩,将锌粉涂于产品表面的一种表面处理方法;普通镀锌是采取电镀锌的方法,普通镀锌的镀锌层比较薄,机械镀锌的锌镀层比较厚。

3. 镀锌板表面处理方式常见有哪几种,用什么

【镀锌板按表面处理形态分类】镀锌板由于涂镀工艺中处理方式不同,表面形态有多种,内根据表面处理形态容不同,可分类如下:
1、普通锌花;
2、细锌花;
3、平整锌花;
4、无锌花;
5、以及磷化处理的表面等。
德国标准还规定有表面级别。
【镀锌板】是指表面镀有一层锌的钢板。镀锌钢板是为防止钢板表面遭受腐蚀延长其使用寿命。镀锌是一种经常采用的经济而有效的防腐方法。

4. 机械加工表面处理有哪些

机械加工表面处理是机械加工中重要的加工工序,机械加工表面处理对于工件来说可以起到保护、美化等重要作用。在机械加工中,机械加工表面处理的形式多种多样,加工时,需要根据工件的材质和加工要求的不同,进行表面处理种类的正确选择。

机械加工常见的表面处理种类主要有:静电喷涂、烤漆、镀锌、镀铬、镀镍、镀钛、镀金、镀银、铝阳极、浸渗、喷油、喷砂、DLC处理、铁氟龙处理、染黑、冷电镀等等。我们在此为大家介绍几种常见的表面处理种类及其作用。

1、静电喷涂

静电喷涂利用的是高压静电场作用,将带浮点的涂料微粒沿着电场相反的方向定向运动,将涂料微粒吸附在工件表面。
静电喷涂一次涂装就可以得到较厚的涂层,粉末涂料无溶剂没有公害,改善了劳动卫生条件。采用粉末静电喷涂等新工艺,效率较高,对于自动流水线生产有很好的表现,而且可以回收使用。
开始应用于防护和电气缘方便,现在已经广泛应用于汽车工艺、电气绝缘、耐腐蚀的阀门、化学泵以及铸件等等。

2、镀锌、镀铬、镀镍、镀钛、镀银

这几种表面处理方法都是在工件表面镀一层金属薄膜,为了达到需要的目的。
(1)镀锌:主要是为了让表面变得更加美观、放锈。
(2)镀铬:可以让金属制品更加坚固耐用,镀硬铬主要用于高温状态下的机械,例如:模具。镀装饰铬主要是为了让表面更加光亮、外形美观。
(3)镀镍:借氧化还原作用在金属表面沉积,用于提高抗腐蚀性和耐磨性,增加美观和光泽。
(4)镀钛:防止污染,与人体接触不会产生过敏反应。因为钛化合物颜色多种,可以增加美观效果。同时钛具有抗酸抗碱抗氧化的功能。
(5)镀银:主要有两方面作用,一种是装饰性,一种是功能性。装饰性用于进行耐氧化实验。功能性主要用于电子行业,例如电极、导线、触电以及极片等等。

3、铝阳极

铝的阳极氧化主要是一种电解氧化的过程,在这个过程中,铝和铝合金的表面通常会转化为一层氧化膜,这层氧化膜具有养护型、装饰性以及一些其他的功能特性。
铝阳极主要用于两个方面:一种是当铝材用于室外,阳极之后铝材表面形成一层保护膜,可以不受氧化腐蚀,延长寿命。第二种用于电子方面,可以让硬盘的外壳、散热器的表面不导电,对电路和人体进行保护。

4、浸渗

这种一种微孔渗透密封工艺。将密封介质通过自然渗透、抽真空和加压的方法进行渗入,填充缝隙。主要的作用就是达到密封缝隙的目的。
5、喷砂

采用压缩空气动力,形成告诉喷射束将喷料高速喷射到需要处理的工件表面,让工件表面的外表发生变化。这种表面处理的作用是有效提高了工件的抗疲劳性,增加了它与涂层之间的附着力,延长了涂膜的耐久性。

5. 镀锌是什么材质

镀锌是指在金属、合金或者其它材料的表面镀一层锌以起美观、防锈等作用的表面处理专技术。主要采属用的方法是热镀锌。

镀锌是一种经常采用的经济而有效的防腐方法。锌易溶于酸,也能溶于碱,故称它为两性金属。锌在干燥的空气中几乎不发生变化。

(5)机械镀锌是什么表面处理扩展阅读:

随着镀锌工艺的发展,高性能镀锌光亮剂的采用,镀锌已从单纯的防护目的进入防护-装饰性应用。

镀锌溶液有氰化物镀液和无氰镀液两类。氰化物镀液中分微氰、低氰、中氰、和高氰几类。无氰镀液有碱性锌酸盐镀液、铵盐镀液、硫酸盐镀液及无氨氯化物镀液等。

氰化镀锌溶液均镀能力好,得到的镀层光滑细致,在生产中被长期采用。但由于氰化物剧毒,对环境污染严重,近年来已趋向于采用低氰、微氰、无氰镀锌溶液。

6. 什么是机械镀锌

机械镀锌是一种与电镀锌、热镀锌铁、达克罗处理不同工艺过程的防腐镀层。

1、机械镀锌主要式艺过程:

(1)、零件前处理、除油、除锈(可线下处理)→水洗→闪镀置换铜→水洗→机械镀锌沉积过渡底层→机械镀锌沉积→水抛光→零件倒出分离→热水洗(或按要求零件表面铬钝化、浸相关保护层)→甩干并烘干→检测验收。

(2)、零件前处理、除油、除锈对普通件,可按表面处理常规方法,但对高强钢基体零件的除锈、除氧化皮,尤为注意,因为不能较长时间采用含氢离子的强酸性化学材料对零件表面进行除锈及除氧皮,这样处理会对零件钢基产生一定渗氢影响,所以,应采用机械法来解决:如喷沙、振动光饰、抛丸工艺等。

(3)、闪镀置换铜:

置换铜层无厚度要求,但要完全覆盖零件基体表面,它的作用是:提高镀层结合力、有利于镀层表面状况的均匀性、阻挡工艺过程产生的氢对基体的渗入。

(4)、机械镀锌沉积过渡底层:

这一工序是针对置换铜层而言,实施步骤是定量的机械镀锌专用引发剂和少量的渡覆锌粉加入滚动的渡筒内,滚动3—5min就可以形成使原来零件基本的铜层转变为银灰色的复合镀锌层。该镀锌层质量的优劣将影响后续加厚渡层的韧性与渡层结合力。

(5)、机械镀锌沉积:

定量分批次加入沉锌引发剂、渡层厚度要求韵锌粉可在15cm—30min定成此工序,达到工业零件要求的防腐镀锌层厚度。

7. 在机械产品中,什么叫做镀锌镀化,镀锌的厚度一般为多少

“镀锌钝化”属于来金属自表面处理,包括镀锌和对镀层表面进行钝化。
镀锌主要指热镀和电镀。
热镀可达到较厚镀层,常见热镀产品镀厚从双面120克/平方米到约300克/平方米。
电镀镀层较薄,常见电镀产品镀厚从8微米到约20微米,太厚易起皮。
图纸中一般根据使用情况给出表面处理标准或给出镀层厚度。
钝化一般是用化学试剂浸泡镀后的工件,使形成一层抗氧化的膜,达到进一步抗氧化、着色、固色等目的。

8. 机械加工表面处理有哪些

机械加工常见的表面处理种类有:静电喷涂、烤漆、镀锌、镀铬、镀镍、镀钛、镀金、镀银、铝阳极、浸渗、喷油、喷砂、DLC处理、铁氟龙处理、染黑、冷电镀等等。

9. 镀锌有哪几种工艺

原材料镀锌区分: 1. 热浸锌 (表面是灰色) 2. 电镀锌 (表面是锌色花纹)零件镀锌区分回 : 1. 电镀锌 : 电化学工答艺 2. 机械镀锌 :机械工艺电镀锌在操作工艺区分 : 1. 挂镀锌 2. 滚镀锌电镀锌在化学药水区分 : 1. 酸性镀锌 : (再分为 钾系 与 铵系) 2. 碱性镀锌 : (再分为 有氰, 与 无氰)电镀锌在环保上区分 : 1. 三价铬环保钝化 2. 六价铬不环保钝化电镀锌在钝化颜色上区分 : 1. 彩色钝化 2.本色钝化(白色钝化) 3. 蓝色钝化 4.黑色钝化 5.绿色钝化
154:镀铝板是什么?镀铝板是指在碳素钢板带上镀覆铝或铝合金制成的表面处理钢板。镀铝方法有真空蒸镀、热镀和电泳等多种,其中热镀法成本较低,应用最广。具有优异的耐大气腐蚀性,是镀锌钢板耐蚀性的3~6倍。在建筑工程中用于外装修,如幕墙工程等。镀铝钢板是铝硅合金镀层的钢板,其中铝含量为90%,硅10%。

10. 关于镀锌 谁了解 请给与些解答。 谢谢

机械镀锌铁是一种与电镀锌、热镀锌铁、达克罗处理不同工艺过程的防腐镀层,它的工艺特点是:室温条件生产操作、镀层形成不属于电沉积,是由装载零件镀筒的旋转,使筒内的零件介质的相互碰撞、实现机械工业能传递来形成镀层;镀层结构为微粒级球形锌粉受机械力传递碰撞变形、成为扁平、碟形锌颗粒的层状叠加来凝结为镀层,这种结构镀层具有金属锌的基本物理特征,镀层的功能作用是为铁基本零件提供防锈蚀要求的阳极性保护镀层 。工艺特性是:对高强钢工业零部件不产生氢脆危害及小型可滚镀零件的重防腐镀层(25-110um)替代热浸镀锌工艺具有工业应用的竞争优势。
1.机械镀锌主要式艺过程
1.1 机械镀锌铁主要工艺流程
零件前处理、除油、除锈(可线下处理)→水洗→闪镀置换铜→水洗→机械镀锌沉积过渡底层→机械镀锌沉积→水抛光→零件倒出分离→热水洗(或按要求零件表面铬钝化、浸相关保护层)→甩干并烘干→检测验收。
1.2零件前处理、除油、除锈
对普通件,可按表面处理常规方法,但对高强钢基体零件的除锈、除氧化皮,尤为注意,因为不能较长时间采用含氢离子的强酸性化学材料对零件表面进行除锈及除氧皮,这样处理会对零件钢基产生一定渗氢影响,所以,应采用机械法来解决:如喷沙、振动光饰、抛丸工艺等。
1.3闪镀置换铜
置换铜层无厚度要求,但要完全覆盖零件基体表面,它的作用是:提高镀层结合力、有利于镀层表面状况的均匀性、阻挡工艺过程产生的氢对基体的渗入。另一作用发现,因为铜层具有良好的电导,相同锌镀层厚度的机械镀锌零件与渗锌零件同在盐雾箱进行试验考核比较,在盐雾试验达到11个周期时,发现由于盐雾水流的冲刷,渗锌零件的棱角处批量件出现红锈,而机械镀锌棱角处虽然已见露基体,但批量六件均不产生红锈:这是由于置换铜层的电阻小、电子导电畅通,保证了铁基体正常的电化学阴极状态,所以,该置换铜层对机械镀锌镀层结构的电化学防腐能力尤为重要。关于内镀置换工序,美国机械镀锌的通用技术标准,指定的ASTM—B695—91,就有内闪镀置换铜工序的技术要求:而我国国家机械工业局2000年1月1日颁布实施的“钢铁制件机械镀锌”、机械行业标准(JB/T8928—1999)对机械镀锌工艺中的置换铜层不作规定,对此:可按供、需双方的要求来确定。
1.4机械镀锌沉积过渡底层
这一工序是针对置换铜层而言,实施步骤是定量的机械镀锌专用引发剂和少量的渡覆锌粉加入滚动的渡筒内,滚动3—5min就可以形成使原来零件基本的铜层转变为银灰色的复合镀锌层。该镀锌层质量的优劣将影响后续加厚渡层的韧性与渡层结合力。
1.5机械镀锌沉积
定量分批次加入沉锌引发剂、渡层厚度要求韵锌粉可在15cm—30min定成此工序,达到工业零件要求的防腐镀锌层厚度。
1.6水抛光
机械镀锌粉表面为非镜面半光亮渡层,水抛光工序就是机械镀锌的引发剂及锌粉都
后。镀筒继续转动,使零件镀层表面达到均匀光亮的银白色表面,一般需要转动5—10in,虽然该镀层达不到电镀具有的镜面光泽、但表面的光滑、光亮度要优于热浸镀锌层。水抛光的镀筒转动时间有一个极大值,超过特定的极大值时锌镀层将有一定程度的切削破坏。

1.7零件表面铬钝化
机械镀锌层,特别是在最初条件下,在潮湿的空气中,易在镀层表面产生白色腐蚀物,必须通过透明铬钝化、黄色铬钝,使所形成铬的钝化膜防止白色腐蚀物产生。
1.8检测验收
机械工业镀锌厚度、镀层质量,取决于工艺操作、工艺配方及工艺定性、定量的规范控制:所以镀层质量的检测认定尤为重要,合格的检验结果将指导机械镀锌工艺对不同零件批次量的正确生产。
2.国内机械镀锌初期研发与应用历史
2.1国内机械镀锌初期研发与应用
国内机械镀锌工艺的技术文献报导,最早由上海开关厂的吴载昌工程师发表于《材料保护》1975年第六期,文章题目为“机械镀”:到目前,应用于生产的报导,基本上是机械镀锌技术。在生产实际应用上,上个世纪八十年代中期,由香港引进机械工业镀锌滚筒设备及化学原料在广州水暖器材厂进行玛钢管件的机械镀锌,为国内机械镀锌工艺技术工业应用的开始。我国的机械镀工艺技术的自主研发是从二十世纪年代的中、后期开始的,这得益于改革开放后与世界工业交流的启迪。
2.2 国内机械镀锌工艺打桩水平的基本定位
国内从1989年在天津及其它地区开始把国内自主研制的机械镀锌工艺技术应用在工业零部件上,如:碟形弹簧、制钉、玛钢管件等;但当时的机械镀锌滚筒设备仅为单一转速,工艺技术在国内尚无标准依据、技术水平定量控制并不完善:在此条件下,进人工业应用市场,违背市场发展规律,所以,这一时期的机械工业镀锌工艺的技术水平与生产应用基本处于踏步不前状态,这表现在玛钢管件行业应用机械镀锌较为突出,究其原因,机械镀锌生产的应用,参照热浸镀锌技术标准的考核,从硫酸铜试验次数要求、厚锌镀层结合力、镀层表面光亮度、厚镀层的韧性等,在批量生产上均表现为重现性不稳定。这就是当时的机械镀技术特有的定性、定量工艺控制技术仍未达到产品质量要求的技术水平。
工业市场的需求是引领技术发展的动力,由于机械镀锌零部件产品的出口需求增加、机械镀工艺特有的技术功能,如对高强淬火钢零件的镀锌无氢脆危害、对使用滚镀方法的工业零部件镀厚锌要求时,采取机械镀锌替代热浸镀锌具有的综合的竞争优势,推动了国内机械镀锌的较快发展;从二十世纪90年代中期开始,国内机械镀锌工艺技术有了长足的发展:体现机械镀锌新技术水平应用的有,如经淬火的硬质射钉产品的稳定批量出口,单件重量1.3kg、50um以上镀层厚度的40Cr高强度钢螺栓产品的质量合格出口,证明国内机械镀技术工业应用与国外技术水平的拉近,这时的机械工业镀锌工艺可人为控制50~ 70um、硫酸铜试验通过4-6次,并且镀层韧性优良,这三个技术指标的应用控制,确保了采用的机械镀锌产品的户外长期防腐能力不低于热浸镀锌。同时国家机械工业局2000年1月1日颁布实施机械工业行业技术标准:“钢铁制件机械镀锌”(JB/T8928-1999)。
进入20001年,随着淬火钢五金零件机械镀锌产品出口的增长,外商要求产品镀层表面亮度的质量,要与国内从美国引进的机械镀锌技术所生产的产品、达到表非面装饰的一致性,针对这种情况,由国内自主技术基础研发机构,在原机械镀锌工艺基础的平台上,通过创新、在所用原料完全产化的条件下,使国内机械镀锌生产的产品与发达国家生产的机械镀锌产品,达到了一致的镀层质量水平。
3.机械镀锌与电镀锌、热浸镀锌、达克罗处理对比应用优势
3.1 与电镀锌的对比应用优势
在工业应用上,电镀锌过程将在阴极析出氢气,这会对作为阴极析出氢气,这会对作为阴极上受镀的高强钢零件产生渗氟作用,结果使这种高强钢零件在使用过程中产生氢脆断裂而引发事故(目前国内,时有发生淬火高强射钉在使用过程中和崩断事故,这与采用电镀锌工艺有相当关系。发达国家对于射钉产品使用的安全规范,拒绝射钉表面防腐采用易产生氢脆断裂的电镀工艺):机械镀锌工艺对高强钢零件的镀覆不产生氢危害,这一功能优势,电镀锌是不可比的。另外,对比电镀锌,机械工业镀锌工艺的优势是:操作简单、对细小零件的滚镀更易控制,能耗少、半小时时间就可以完成50um镀层厚度的镀覆。
3.2 与热浸镀锌的对比优势
热浸镀锌工艺的镀锌层,是用于钢铁基本长期户外防腐蚀镀层工艺,这种工艺用在大型钢铁件(输电铁塔、工程钢结构等)镀锌防腐上,下容质疑:但在户外使用紧固零件的热镀浸锌上,国内工艺过程实施、基本是手工操作,加上热浸镀锌工艺过程的特征,与机械镀锌工艺的特点比较,就呈现出工艺应用的优劣问题,如:热浸镀锌镀垫片类、细小类零件时,零件易粘连,镀螺纹零件,熔融锌镀层会堵塞螺纹、对螺母,必须镀后重新套螺纹扣;烟尘、粉尘、金属热蒸汽污染严重,而机械镀锌工艺则不存在这类缺点,此外,机械镀锌镀层表面要比热浸镀锌表面来得光滑、光亮;对环保来讲,是具有相当可比性的清洁工艺。
从功能上,高温熔融的热镀锌过程会对淬火高强紧固零件的表面造成退火变软,如8.8级高强钢高速公路护栏紧固件,采用热浸镀锌时,按技术标准进行的拉力试验,就反映出产品质量不合格或不稳定性。机械镀锌是室温条件操作,就不会对淬火钢零件的表面造成退火影响。
机械镀锌镀层还具有抗大气酸雨的功能,通过试验对比,它的抗菌素酸雨能力是热浸镀锌层的三倍,如相同镀层厚度的机械镀锌零件与热浸镀锌零件在10%~15%的稀硫酸溶液中浸泡,其酸腐蚀露铁时间,机械镀锌层比热浸贸然锌层将延迟三倍.这种抗酸雨功能应用于大气酸雨严重的户外电力铁塔式紧固零件将尤为重要.
上述要求对比事例说明,要求长期防腐蚀的户外应用紧固零件的镀锌防腐,完全可以用机械镀锌赵公元帅代热浸镀锌.
3.3与达克罗处理对比优势
达克罗处理是近年来国内开始应用的防腐涂层工艺,涂层厚度一般为5~10um ,
工艺在薄镀层的应用上,有相当突出的涂层的防腐优点.对于一些防腐蚀要求不高的薄镀层五金零件,采用机械镀锌的优点:工艺操作简单、能耗低、表面光亮度好、而且工业加工成本低于达克罗处理。对于户外应用长期防腐蚀的紧固件镀层,都是牺牲阳极性质的锌镀层,镀层含有足够的含锌量、才能确保了户外应用的紧固零件数十年的防腐能力。
达克罗处理涂层的防腐蚀性能是涂层的整体铬钝化。组成涂层的每一微粒级锌、铝磷片都被铬钝化、其锌、铝固有的牺牲阳极作用不占主导地位,所以说,起主要防腐作用的为涂层的整体钝化功能。对于户长期防腐蚀要求的镀层,达克罗处理涂层具有的防腐含岛上量远达不到技术要求量,而涂层的钝化膜,长期处于户外大气条件下,也将产生破坏并会缩短固有的抗腐时间。所以,讨论的这些源于发达国家的防腐工艺应用,在其技术标准上,都有明确的区分和指定,如美国“输电铁塔镀锌螺栓”技术标准:ASTM—A—394—93:“公路护栏波形梁”技术标准:AASHTO—M—180—89,规定有,户外长期使用的紧固螺栓防腐镀层,采用热浸镀锌或机械镀锌,并规范有锌镀层重防腐的含锌量;所以规范户外大气长期防腐蚀条件,对于紧固件,机械镀锌厚镀层的应用,要比达克罗处理涂层的应用更为适合。
4.与发达国家机械镀锌比较及相关应用技术标准
4.1 与发达国家机械镀锌相比较
国际上,对机械镀的定义有两种,英文的称呼为:Mechanical Plating 和Mechanical Galvanizing,中文翻译为:机械镀和机械浸镀,实际上,这两种定义的工艺过程操作是一样的,只不过机械镀是指薄的镀层,厚度为25um 以下的、机械浸镀是指25—110um的厚镀层,在国内都统称为:机械镀
目前国内的机械镀锌工艺技术,通过十几年的发展,原材料的改进及配方技术的创新提高,使用的机械镀锌镀层质量与发达国家相比,已经差别不大,同时也可以进行机械镀锌一锡合金、机械镀锌铝、镀黄铜装饰金色等,但在机械设备自动化应用生产上,国内的工艺生产基本上仍属于劳动密集型。
在机械镀锌镀层结构调整研发上,我国与发达国家相比,仍存在一定的差距,发达国家的机械镀锌工艺技术为提高镀层的耐蚀性及优化镀层表面性能,已经引入了镍、钻、实施的复合机械镀锌层,并获取了相关技术专利。
4.2 机械镀锌工业应用的技术标准
机械镀锌工艺在我国的应用已有十几年的历史,国内第一个机械镀锌技术行业标准: “钢铁制作机械镀锌)(JB/T8928-1999),由国家机械工业局2000年1月1日颁布实施,这只是机械行业的一个通用标准,相关各行业的机械镀锌应用技术标准仍未出台,所以在对不同行业零部件产品实施机械镀锌时,可参照美国相关各行业的机械镀锌应用标准:
(1)机械镀锌通用技术标准:ASTM B695—91《钢铁上锌机械沉积层际准规范》。
(2)输电铁塔镀锌螺栓标准:ASTM A394—93.
(3)钢结构连接用高强螺栓标准:ASTM A325M—97.
(4)公路护栏用波形梁标准:AASHTO MI80—89.
(5)国家公路与运输管理协会,行业通用机械镀锌标准:AASHTO—M298—92.
(6)木材基体材料用制钉标准:ASTM F547—77(Reapproved 1995).
(7)美军应用机械镀标准:MIL—C—81562B.
(8)通用汽车公司机械镀锌企业标准:GM6183M(13DM360).
(9)福特汽车公司机械镀锌企业标准:ESF—MIP67—A.
(10)克来期汽车公司机械镀锌的历史,从上个世纪中叶开始,已有近五十年的历史,所以在美国机械镀锌技术的产品应用及相应技术标准可谓完善;我们取机械镀锌的工艺优势,应用于与之相适应的机械零部件镀锌防腐蚀、可参考上列相关机械镀锌技术标准实施生产与验收。
机械镀锌与电镀锌、达克罗处理及其它工艺技术,在工业应用市场领域中各有长短处,技术的应用,也是市场的需求,其结果是:适者用之、优者选之。

机械镀锌层质量检验与控制
目前,机械镀工艺技术在国内的生产应用已初具规模,主要表现在出口零件,电力用紧固零件、五金、建筑类制钉、射钉、环链、冲压件,钻尾钉及相关机械产品使用的高强钢弹性和紧固件,及机械产品高强钢紧固零件等。
工业技术应用的市场化过程,同时也对其本身提出了相应的技术标准及技术升级要求。国内机械镀生产厂及国内外采购商,都在开始关注机械镀产品的镀层技术标准和检测验收。在国内机械镀锌工艺技术的应用,目前主要有三个类型机械镀促进剂(引发剂)技术配方和相关工艺技术操作要领各异就反映出不同的镀层优劣情况。针对这种性情况,本文根据相关机械工业镀技术标准,列举不同零部件产品的机械镀镀层,提出检测判别方法来评估镀层的优劣情况,使用关用户对机械工艺技术的生产的应用与质量检测提高到一定的认识水平。
1.户外用电力、高速公路螺栓机械镀锌重防腐厚镀层的检测与控制
因为是户外使用,所以都重点要求零件表面镀层的含锌量达到350g/ m2 ,或镀层厚度为50um以上;也有更高求的,目的是要满足户外使用的紧固件达到10—30年以上不生红锈。如美国输电铁塔镀锌螺栓标准ASTM—A394—93除要求电力螺栓防腐通常可采用镀层含锌量350g/ m2 热镀锌或机械锌外,对特定环境机械镀锌的镀层也专门提出了镀层最小平均含锌量为1.65盎司/平方尺(5.02/d m2或71.7um镀层厚度)以及任意点外镀层的最小含锌量为1.05盎司/平方呎(4.569g/d m2 或65.27um镀层厚度),我国的《电力金具通用技术条件》GB2314—1997技术标准也明确提出了螺栓的锌含量最低为380g/ m2 (约54.285um锌镀层厚度)这些镀层含锌量要求,都是基本锌镀层是电化学阳极保护镀层来确定的,镀层的含锌量多少,是与防腐蚀年限成正比的。镀层厚度检测可采用磁性测厚仪或金相镀层显微剖面来检测。
另外,对机械镀的生产工艺技术优劣水平考核时,可根据机械镀形成层特点,在批量生产时,每次滚筒生产零件倒出后,对整体零件镀层韧性目视检察时,不应存在镀层表面在零件的凸刃处产生镀层被冲击脱落现象,并且抽检要示达到镀层的常规硫酸铜试验四次上;可允许被冲击镀层从局部脱落镀层碎渣,但镀层脱掉后,底部不可露裸底层铜色或铁基体。这两个检察要点将体现该机械镀工艺技术水平的优劣。由于机械沉积镀层的生产操作技术方式各异,同时要抽检考核机械镀镀层的密度结构,这是按澳大利亚AS—3566.2—2002技术标准对镀层进行金属金相显微剖面制备,然后按标准结构密度图形对比,并按密度图形确定的8级标准来考核比较确认。镀层密度8级的金相剖面显微镀层观察时,镀层的空洞就很微小和量少,这一点对户外重防腐锌镀层来讲尢为重要。对镀层的外观检查,除考核表面光亮度(机械镀镀层特性表面为光滑的半光亮镀层、不如电镀层全光亮,但镀层表面光滑、光亮优于热浸镀锌)外,还要检查镀层表面是否有游离金属(锌)粉存在。考核方法是,镀后零件镀层擦拭皮肤时,检查皮肤表面不应挂有黑色锌粉。上述几个考核点在生产上都能稳定达到时,就说明其厚度镀层的机械工艺技术生产已达到优良应用的技术水平。并在其环保及清洁生产工艺对比认同时,对于户外紧固件重防腐锌镀层技术领域,取代污染严重的手工操作热浸镀锌工艺,将具体可比竞争性。
2.各类零部件的机械镀镀层检测
2.1高强钢零部件的机械镀锌
这类零件的镀层厚度一般为:5—50um镀层厚度范围,产品有射钉、弹簧零件、紧固件、冲压件等,应用机械镀锌主要是防止镀锌过程对这类淬火钢基体产生氢并造成对零件基体氢脆危害。机械工业镀镀层沉积过程不通电。没有电化学阴极析氢现象,的以对淬火钢基体不产生氢脆危害,这就是机械镀工业应用的价值。
对这类零件的镀层质量的检测同样按上述“1”叙述的各项要求进行检测外,需要时,还要对镀层进行必要的后处理铬钝化;对于钝化的检测要求,按美国ASTM-B695-00技术标准《钢铁上机械沉积锌镀层标准规范》通用72小时盐雾试验不产生白色锈蚀物为镀层 钝化合格。但镀层的钝化正常合格与机械工业镀锌的工艺操作要点促进剂配方结构有着相互依赖关第。也就是镀层表面光滑、光亮,不挂游离锌粉,并镀层金相显微剖面按AS-3566.2-2002技术标准显测达到镀层结构密度8级,达到这些项目的技术要求,镀层后处理钝化质量就有了技术基础保证。
另外,若机械镀工艺操作技术要点不完善,在零件的尖刃部位,通过10倍放大镜检查进,将见到露裸铁基体现象产生,所以,机械镀的工艺生产技术操作控制仍是重要的,对不同形状的零件要作相应技术操作调整来适应,这也适合生产中时有发生的镀层冲击脱落现象的技术处理。
2.2 钻尾钉的机械镀混合锌锡粉镀层
国内各型号的钻尾机械镀混合锌锡粉层,是澳大利亚AS-3566.2-2002技术标准执、行生产的,机械镀层检测项目有:镀层厚度25um和45um级别;金相剖面显微密度8级要求;镀层结合力:镀层钝化72h不产生白锈;镀层含锡量20%和25%技术等级要求;镀后镀层表面浸涂料加温固化。这些项目合格后,镀层盐雾试验可通过1000h以上。
机械镀混合锌锡粉层的外使有用寿命与久镀层正确充足的含锡量及镀层金相显微密度标准8级重要相关,帝就要求工艺技术操作与沉积用促进剂用相关应用原料适合稳定,并可通过技术要求的各项检测指标。
3.相关机械镀标准参考
用户根据产品技术要求,采用相关机械镀镀层时,行之时有效的方法应是对镀后产品进行任意产品数量抽检,并以此对产品镀层质量和技术工艺的优劣作出正确判断。只有按相关的技术标准项目反复检测合格,才能确定产品镀层质量通过和符合对应的技术标准。
各类相关应用的机械镀技术标准题目如下:
1)钢铁制件机械镀锌JB/T8928-1999年。2)机械镀锌通用技术标准:ASTMB695-00;《钢铁上锌机械沉积层标准规范》。3)输电铁塔镀锌螺栓标准:ASTM A394-93。4)钢结构连接用高强螺栓标准:ASTM A325M-97。5)公路护栏用波形镀锌标准:AASHTO MI80-89。6)国家公路与支运输管理协会,行业通用机械镀锌标准:AASHTO-M298-92。7)木材基体材料用制钉标准:ASTM F547-77(Reap-proved1995).8美军应用机械工业镀标准:MIL-C=81562B。9)通用汽车公司机械镀锌企业标准:GM4345M,GM4344M,GM4346M。10)福特汽车公司机械镀锌工业标准:ESF-MIP67-A,ESF-MIP68-A。11)克来斯汽车公司机械镀锌企业标准:PS-8956,PS1536,PS4850。12)澳大利亚钻尾机械镀防腐标准:AS-356602-2002
机械镀的工艺优势,在于适应用相关的机械零部件的防腐蚀;镀层没氢脆害,可常温生间操作,可调整镀层金属粉种类来提高防腐能力,工艺生产对环璄污染少,属于清洁生产工艺。用户可参考上相关机械工业镀技术标准实施规范生产和质量检验。

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