机械镀锌.doc

机械镀锌2009-06-26 17:54机械镀锌设备 机械镀锌装备的重要功效是供给机械碰撞力和使混杂料液形成公道的流态。假如把工件、玻璃珠、水、金属粉和添加剂视为一个流体，则机械镀设备应满足以下功能： 1) 造成工件与玻璃珠的碰撞和搓碾活动。 2) 使流体处于被搅拌的混沌状况，避免金属粉、添加剂和工件形成按质量和粒度的偏聚散布。 3) 具有装卸料的功能或便于装卸料。 国内的机械镀发展较晚，但是机械镀锌装备的发展比拟敏捷，从最初的跷跷板式到现在的专用设备的进程中也开发研制了多种机型。1996年针对国内的工厂情形，昆明理工大学研制出通用型机械镀设备（JDX100-2），该设备具有无级调速的镀筒，可360度正反向翻转以满足不同地位装卸料，并能在2060度之间循环摇摆匀料，满足了机械镀必须的动作功效。 机械镀锌镀层的特色 机械镀锌和传统的电镀锌、热浸镀锌相比有着奇特的长处： （1）无氢脆和退火软化现象。 机械镀既不会向电镀那样产生氢脆，也不会向热浸镀那样发生退火软化现象。 电镀后工件的氢脆问题一直是人们关注的焦点。避免氢脆是采用机械镀的重要原因。机械镀技巧可以完整打消氢脆或把氢脆的危险性降到最低水平。由于机械镀过程不须要电流，析氢反映基础不会发生。采用机械镀的最大长处就是避免了氢脆。 （2）精良的防腐性能 机械镀锌有着精良的耐腐化性能，其防腐性能可以依据服役环境通过转变镀层厚度而调剂。尤其是对紧固、配合件的螺纹、联合处，机械镀锌更显示出它的奇特之处。镀层轻易合金化，通过镀层合金化可以大大进步其防腐性能。 （3）所用原料无毒性、环境易治理、可实现干净生产。 机械镀锌所用原料是普通的化工原料，坚持性活化剂重要是由无机盐等和少量的无机酸、常用的乳化剂组成，沉积活化剂主要是由多种无机酸盐复合而成，这些化工原料无毒，无刺激性气息。不象电镀锌和热浸镀锌那样，工作环境恶劣，严重要挟操作者的身心健康。 机械镀锌完整在室温下操作，设备的动作依附机械传动，滚筒是半封闭状，原料无有毒物资，多数以液体加进，因此没有热浸镀因高温造成的燃烧烟尘、有害气体、金属蒸气和金属氧化粉尘；也不象电镀时电解槽上挥发出有害气体并定期排放出难于处理的废液。所以从工艺上杜尽了对操作环境和公共大气的污染。机械镀的废水是镀后液和工件的冲刷水，废水主要是金属离子超标。采用中和沉淀-混凝澄清法参加氢氧化物，调节pH值澄清后处理水可作为冲刷水循环使用。处理后的废水如需排放，可以通过一个斜板沉淀塔（2m3）澄清，再经过砂滤池往除细微的悬浮物，就能够到达一级或二级排放尺度。 （4）机械镀锌厚度可以随便调剂，镀层种类多种多样，轻易实现机械镀合金化。 固然机械镀的产业应用只有20年的时光，但它从最初的机械镀锌发展到现在的多种金属机械镀。工业上成功应用的主要有：机械镀锌、机械镀锡、机械镀铜，机械镀锌-镍、机械镀锌-钴、机械镀锌-铝、机械镀锌-锡、机械镀锌-铝-锡。金、银、钼等延展性金属也可以胜利地机械镀，但因其价钱的昂贵使得它们在普遍应用上受到限制。 （5）本钱低，耗能低，见效快。 机械镀既不须要电镀那样的电源，也不须要热浸镀那样的加热装置。成本低，设备简略、轻易操作，占地面积小，耗能少，适应性强，同时又可实现批量生产。在成本上机械镀有着电镀不可比较的上风。 当镀层厚度小于0.5mils（约12.5um） 时，采取电镀工艺比机械镀稍占上风，但相差不大；当镀层厚度小于0.1mils（约2.5um）时，采用电镀比机械镀成本要低，但是这种情形在实际利用中是无意义的。随着镀层厚度的增添，机械镀工艺的上风逐渐表示出来。镀层越厚，在欲镀表面积和镀层厚度雷同的情形下，电镀和机械镀的成原形差越大。当厚度为1.2mils(约30um)时,电镀与机械镀的本钱之比约为1.81。 国内外机械镀锌的应用现状 机械镀锌在汽车制作业的高强度钢铁件上有着普遍的运用，工件能否用于机械镀要视其尺寸和外形而定。长度小于300mm，重量少于1kg的工件适合于机械镀。带有盲孔和深凹槽的工件不适合于机械镀。合适MECHANNICAL PLATING的工件主要有螺钉、螺栓、螺母、垫片、J型螺母、U型夹、自攻螺钉，适合于MECHANICAL GALVANIZING的工件有建筑螺栓、垫片、螺母、钉子、线路金具、水热管件金具和链条。 可以用于机械镀的金属基体有很多，包含高碳热处理弹性钢、形变强化或碳化钢、铅钢、高强度低合金钢、低碳钢、可锻铸铁和烧结钢。粉末冶金件、黄铜铸件、青铜铸件、烧结铜件也可以用于机械镀。 国外机械镀锌的应用现状 国外机械镀锌有近50年的历史，机械镀锌在工业中的成功应用也有近20年的历史。机械镀锌的应用比拟普遍，涉及到汽车制作业、建筑行业、小五金、农业、一般工业应用、日常生涯等很多领域。 在国外，机械镀锌已进进工农业生产的各个领域，并已胜利应用于军事范畴。随着其应用的不断成熟发展，制订了很多与机械镀锌有关的尺度。美国有关机械镀的标准主要有: ASTM B 635、B 695、 B 696， MIL C 81562，AASHTO M298、M299，RR-C271B，FF-T-791，FF-N-105B。这些标准主要来自政府治理机构、技巧规格治理协会和一些建筑公司、私人企业和State DoT州立交通部。例如，在国际上享有盛名的GM（通用）、Ford（福特）、Chrysler（克莱斯勒）等汽车公司都制订了有关机械镀的内部尺度。标准的制定和实行反应了该镀种的产业化规范水平，为制作商和采购商之间树立了产品应用范畴和品德判别的根据。 国内机械镀锌的运用现状 我国的机械镀锌工艺发展稍晚，只有十几年的历史，机械镀锌在产业上的成功利用是近几年的事情。目前国内在生产上应用的机械镀锌工艺主要有两种：美国工艺的转化型和昆明理工大学工艺。昆明理工大学的机械镀锌工艺是国内最胜利的，而且已经甩脱了国外庞杂的工艺，操作更加简便；工艺上已经成熟，所有的化学原料实现国产化，设备的性能和价钱也合适我国的经济发展程度；在工艺技巧、镀件质量、设备功效及生产成本等方面在国际市场上具有较强的竞争力；其工艺和装备已在国内多个厂家得到成功地推广、应用。国内的机械镀锌主要运用于小五金（如螺栓、螺母、垫片、射钉、环链、铰链、农用热棚搭扣等）的表面防腐，这些五金件主要是出口欧、美、澳一些国度。 机械镀锌工艺的选择建议 目前，我国的小五金表面镀锌处置基础上采取电镀锌工艺，即通常采取电镀中的滚镀。对于某些特定的工程范畴，由于对小五金件的应用是以性能应用为主，如高强度螺栓，弹簧垫片及一些野外或室外应用的线路金具、高速公路护栏配件、农用大棚小五金配件、沿海地域的防护链条、海港上的起重链、码头上的锚链等，这些是以五金件的强度和耐腐化性能请求为主。 电镀锌层一般较薄（512微米），镀层光滑、过细，镀锌可经钝化获得白色、玄色、彩色、军绿色等外观，一般用于室内或其它干燥环境，不适于室外或野外的防腐要求。高强度五金件一般不容许电镀加工，若进行电镀加工必定要彻底除氢防止氢脆的产生，以保证足够的强度。对于20微米以上的镀锌层，电镀锌工艺达不到要求。另外，电镀锌工艺污染严重，主要是废酸、放弃镀液排放、一般镀液中含有络合剂，甚至有的企业仍在沿用古老的氰化物镀锌，镀液中络合剂、有毒金属离子、重金属离子严重超标，废液处理成本高。 热浸锌重要用于大的钢构造件或持续钢带、线材、钢筋等表面镀锌处置。其镀锌层较厚，一般锌层厚度60150微米，镀层呈白灰色，不如电镀锌层光滑、过细，一般不请求钝化，主要用于耐腐化请求较高的利用范畴，如建筑、通信、电力、油气输送管道等。热浸锌不会产生氢脆，但对于高强度件易产生退火软化现象。热浸锌的工艺特色决议了其不合适小五金件的镀锌处置，生产率低，本钱较高，对于有配合要求的五金件难以保证镀锌后的配合。热浸锌污染严重，氧化粉尘、锌蒸汽等使得工作环境恶劣。 机械镀主要用于小五金的表面镀锌处理，镀层厚度可依据五金件的服役环境及客户要求人为调控（10100微米），镀层呈白灰色，不如电镀锌层光滑、过细，一般不要求钝化，钝化后镀层外观色彩色泽不如电镀锌层钝化后雅观。机械镀锌不会发生氢脆，也不会发生退火软化现象，其操作是在室温下操作，镀锌进程没有电解沉积进程，也没有锌铁高温冶金反映，所以对高强度五金的机械性能不会发生影响。机械镀锌的镀液排放中只是锌离子超标，废水容易处理，且可循环使用。机械镀锌的毛病是只适合于外形不庞杂的小五金件镀锌处理，对于深的凹槽、内孔易发生漏镀。 所以用户在针对自己的五金件选择镀锌工艺时必定要先明白五金件的服役环境以及客户的质量、外观要求，当地环保部分的环保文件及要求。当然，从成本上斟酌，对于厚镀层，机械镀锌成本要低于热浸锌，对于薄镀层机械镀锌成本与电镀锌相当或低于电镀锌。 目前国内机械镀锌的用户所加工的五金件主要是自己生产的产品，对于这一类用户机械镀锌运行良好。以笔者个人建议，只要客户有固定的产品，产品的生产稳固，产品外形及尺寸特点适合于机械镀锌，机械镀锌会运行良好。如客户没有固定的产品，或没有自己生产的产品，想凭借机械镀锌工艺搞对外加工，这样情况下，产品种别不固定，加工量不固定，前处理质量不能保证，甚至动动停停，则很难保证机械镀锌工艺运行良好。所以，机械镀锌工艺选择的要害就是产品的尺寸、外形和性能要求。若零件适合，机械镀锌的成本要远低于热浸锌，稍低于电镀锌。机械镀锌设备及技术机械镀锌采用美国ASTMB6952000及军用C81562机械镀技术标准、中国A29 JB/T 8928-1999 钢铁制件机械加工镀锌，在室温下无外电场作用的溶液中，依靠滚筒的机械滚动能量和玻璃微珠的搓碾，利用表面能量,壁炉，形成一个具有碰撞和搓碾作用的多相流环境，根据预定的镀锌厚度加入锌粉和药剂，在化学沉积和机械碰撞的共同作用下使工件表面形成平滑光亮的镀锌层。该工艺原理完全不同于传统的电镀和热浸镀，成本低、污染小、镀层厚度可控制在5-100微米间、常温操作、无氢脆、生产效率高 。耐中性盐雾试验300小时以上。本工艺技术使用经活化处理的金属(锌、铝、铜）粉可使表面光亮度接近电镀锌，根据需要镀层可是纯锌、锌铝复合镀层，表面可进行钝化、封闭等，适用于各种机械加工生产工件的表面涂饰和防护，如高强度螺栓、螺钉、管件、射钉、铁链等铁基工件，尤其垫圈及弹性工件。用该工艺生产的产品已出口美国、澳大利亚等国家,购物袋，并用于国家电网改造、高速公路等30余项国家及省级重点工程。 机械镀锌设备及技术源于欧美国家，属于一种绿色环保、技术领先、品质优良的镀锌技术。目前国内开发研究的机械镀锌设备还停留在小型化，工艺尚未完全成熟的水平，所适用的镀锌产品的种类较少，限制了国内机械镀锌行业的发展。无锡市可来迪机械镀锌设备厂巨资引进了国外的先进设备及加工技术，率先在国内推出大型的机械加工设备及加工技术，通过对外加工投产得到了客户的普遍赞誉，为我国镀锌行业增添了新的种类，为镀锌行业整体水平的提升创造了一个良好的平台。机械镀锌工艺中常见问题及处理方法2007年12月24日 星期一 15:31机械镀锌工艺中常见问题及处理方法1、机械镀的定义 机械镀锌：在锌粉及分散剂、促进剂、液体介质等化学物质存在的条件下，利用冲击介质（如玻璃珠）冲击碰撞钢铁制件表面而在制件表面形成镀锌层的表面处理工艺。2、机械镀的适用范围 工件能否用机械镀锌进行表面处理要视其尺寸和形状而定。一般长度小于300mm，质量小于0.5Kg的工件适合于机械镀锌。再大些的工件虽然也可以加工，但会因装载量少而影响生产成本。带盲孔和深凹槽的工件不适合机械镀。 可以进行机械镀的金属基体有许多，包括碳素结构钢、低合金高强度钢、优质碳素结构钢、合金结构钢、可锻铸铁、灰铸铁；粉末冶金件、黄铜铸件、青铜铸件、烧结铜件以及粉末冶金的铁氧体。3、分级、分类3.1 机械镀锌层分级机械镀锌按其镀锌层的厚度分成如表1所示的几个等级。表1 机械镀锌层等级及其代号等级 代号 镀锌层的最小厚度，m 110 Fe/Zn110M 107 80 Fe/Zn80M 81 70 Fe/Zn70M 69 65 Fe/Zn65M 66 55 Fe/Zn55M 53 50 Fe/Zn50M 50 40 Fe/Zn40M 40 25 Fe/Zn25M 25 12 Fe/Zn12M 12 8 Fe/Zn8M 8 5 Fe/Zn5M 5 注：代号的表示方法为：Fe-基体为钢铁，Zn-镀层为锌，数字-等级，M-机械镀。例如：Fe/Zn50M表示钢铁基体上镀层等级为50的机械镀锌层。3.2 机械镀锌层等级的选择 在相同的腐蚀环境下，机械镀锌层的耐腐蚀寿命与其厚度成正比，但增加镀层厚度的同时也增加了制件的几何尺寸。对于有配合要求的制件如紧固件等，应在考虑使用寿命的同时考虑配合要求。另外，增加镀层厚度也会使生产成本增加。所以应综合考虑以上因素，选择合适的机械镀锌层等级。 表2给出了不同类型的大气环境下镀锌层的腐蚀速率，供选择等级时参考。需要说明的是，虽然表2是在广泛实验的基础上得出的数据，但是因不同地区的腐蚀环境即使在相同类型的大气条件下也会有很大差异，所以在某个地区测得的数据与与这些平均数据可能会有较大的偏差。表2 不同大气类型下镀锌层的腐蚀速率大气类型 平均腐蚀速率(m/年) 工业大气 5.6 城市非工业大气或海洋大气 1.5 郊区大气 1.3 农村大气 0.8 室内 0.53.3 机械镀锌层分类 根据机械镀锌后是否需要进行铬酸盐钝化处理而将机械镀锌层分为以下两种类型：类型：机械镀锌后不进行铬酸盐钝化处理；类型：机械镀锌后进行铬酸盐钝化处理。3.4 机械镀锌层类型的选择类型1）如果制件在使用过程中，表面形成的白色腐蚀产物并无害处或可以被接受，在这种情况下使用类型可降低生产成本。2）制件的使用环境高于70时，铬酸盐钝化膜的耐蚀效果要大大降低，若从经济上考虑，选择类型即可。类型镀锌层可在高达120的温度下使用。类型1）类型镀锌层表面的铬酸盐钝化膜可延缓白色腐蚀产物和红锈的出现；2）类型可以是彩虹色、青铜色、橄榄绿色、黄褐色、棕色或黑色，可以根据需方要求选择上述颜色中的任意一种颜色的镀锌层。4、机械镀锌技术要求4.1 工艺过程4.1.1 消除应力 抗拉强度b1000MPa的钢铁制件，以及由于机械加工、研磨、校直、冷加工成型等而产生拉应力的钢铁制件，都应进行消除应力的热处理。热处理工艺条件为：19015，3h。经消除应力热处理后，制件的硬度不得低于所要求的硬度最低值。4.1.2 除油祛锈 采用机械、化学或电化学方法除制件表面的油污、氧化皮或锈迹。对于高强度制件，通常采用电解碱性除油或阳极碱性除油。采用酸浸蚀时加入适当的缓蚀剂，以减小产升氢脆的可能性。4.1.3 预镀 预镀处理通常是采用化学浸铜的方法使制件表面预镀上一层较薄的铜层，铜层的厚度不作要求，也可不进行预镀处理。是否进行预镀处理，由供需双方协商决定。4.1.4 机械镀锌 除制件外，镀锌滚桶内至少应包括以下物质： a）锌粉 用于形成镀锌层的主要成分； b）冲击介质 通常采用玻璃珠或其他在机械镀锌工序中与所采用的化学物质基本不起化学反应的物质。冲击介质主要作用是随着滚筒的旋转，产生机械冲击力，将锌粉碰撞沉积于制件表面； c）促进剂 主要作用是促进锌粉均匀地沉积在制件表面； d）液体介质 通常采用水。4.1.5 分离4.1.6 漂洗4.1.7 干燥4.1.8 铬酸盐钝化处理 对类型镀锌层，应在含六价铬离子的钝化液中进行钝化处理。4.1.9 涂覆蜡、清漆或其它有机涂层 在机械镀锌层上涂覆蜡、清漆或其它有机涂层可以改善润滑性能或提高耐蚀性。4.1.10 清除氢脆处理 虽然高强度钢在机械镀锌过程中是不产生氢脆的，但在除油去锈，特别是在酸浸蚀法去锈过程中，仍有产生氢脆的可能。所以这类制件在经过机械镀锌之后，承受载荷之前，应在室温下至少放置48小时，或由供需双方协商采用适当的方式消除氢脆。4.2 外观4.2.1 镀锌层应覆盖所有的有效面积，包括螺纹的齿根、齿尖和边角。4.2.2 镀层外观应色泽均匀，呈非光亮或半光亮状态。注：机械镀的特点决定了机械镀锌层不如电镀锌层光滑和光亮4.2.3 镀层无起皮、无夹杂、无结瘤、无气孔及其它影响外观和性能的缺陷。4.2.4 由制件基体表面的砂眼、夹杂等缺陷而造成的镀锌层外观缺陷和表层因漂洗干燥引起的污迹，颜色和光泽的不均匀，不应视为镀锌外观不合格。4.3 厚度4.3.1 除4.3.2所述区域外，有效表面上任意一点的镀锌层厚度应达到表1的要求。4.3.2 机械镀锌的特点决定了其镀层厚度存在不均匀性，在制件的边角、刃口、内孔和凹槽等区域，镀层厚度较薄，这些区域的镀锌层厚度允许低于表1的要求，或由供需双方协商确定这些区域的最小厚度要求。4.4 附着强度4.4.1 机械镀锌层与基体应结合良好，并能承受制件在规范条件下的操作。4.4.2 经6.3中所述试验后合格。4.5 耐蚀性4.5.1 不同等级和类型的机械镀锌层经8.4所述的中性盐雾试验后，应达到表3规定的试验时间要求。 表3 机械镀锌层经中性盐雾试验后出现白色腐蚀产物和红锈的最低时间要求出现白色腐蚀产物的时间，h 等级 55110 50 40 25 12 8 5 类型 无要求类型 72 出现红锈的时间，h 等级 55110 50 40 25 12 8 5 类型 300 300 250 192 96 56 36 类型 300 300 250 192 96 72 724.5.2 对于类型的镀层耐蚀实验试验不仅要求达到出现白色腐蚀产物的时间要求，而且同时也要求达到出现红锈的时间要求。4.6 氢脆高强度钢制件经机械镀锌后，应达到需方指定的氢脆试验要求。5、 抽样5.1 抽样应按GB/T 12609规定的方法进行。5.2 如果被镀制件因尺寸、形状或其他原因不适合或不能作为样品进行技术要求的有关实验时，允许采用试样代替实际的制件作为样品，但是所采用的试样应满足以下条件：a）试样应采用与所代表的制件相同的材料制成，并具有相同的冶金学状态；b）试样应与制件同时进行完全相同的所有工艺步骤；c）试样的尺寸、形状及数量由供需双方协商决定。6、检验方法6.1 外观在自然散射光下，用肉眼观察。6.2 厚度检测a）显微镜法 按照GB/T 6462和GB/T 12334的规定进行检验。显微镜检验法是机械镀锌层厚度的仲裁方法。b）磁性测厚法及其他方法 按照GB/T 4956中磁性测厚的规定进行检验，也可以按照GB/T 6463规定采用其它误差小于10的方法进行检验。注：类型镀层的厚度测量应在铬酸盐钝化完成后进行，测量厚度之前，应将钝化膜从测量面上去除，可采用非常软的磨料（如膏剂氧化铝或氧化镁），用手轻磨去除钝化层。6.3 附着强度按照GB/T 5270的规定进行检验。6.4 耐蚀性检验 按照GB/T 10125的规定进行中性盐雾试验。类型镀锌层在进行中性盐雾试验之前，应在室温下老化24h。涂覆蜡、清漆或其它有机涂料的制件不能作为腐蚀试验的样品。6.5 氢脆试验按供需双方事先商定的试验方法进行。上料机两台，由料斗和液压等组成。工作台备有人梯，以方便上下，工作台上有电控柜，开进行自动化操作，有放料平台，方便生产操作。滚镀机两台，装载量800kg（制钉500-700kg）/桶工件，内有耐酸橡胶板，板厚25-30mm，滚筒由壁厚12mm铁板制成，1380mm，由7.5KW电机驱动，有液压系统控制起落方向。下料输送：在镀完工件后，有滚筒中将工件和玻璃珠混合物倒出至输送带上，由输送带送至分离系统。玻璃珠工件分离机：由磁滚、输送带和清洗喷头组成，通过磁力作用，把工件吸到磁滚上面，通过输送带送至钝化池钝化。玻璃珠回收：玻璃珠回收机将分离出工件后的玻璃珠送至滚筒进行下一次生产。脱水烘干设备：由输送带将钝化后的工件送至加热区，加热并由风机将工件上的水分吹干并送至成品包装处进行成品包装。以上生产过程全部由电控柜控制，电气元件全部采用LG产品，电动机采用我省较大电机生产厂家的优质产品。 机械镀锌部用清水在滚中将玻璃珠清洗干净除油、除锈冲洗化学镀铜水冲洗铁件和玻璃珠机械镀锌水冲洗热水浸泡晾干成品除油、除锈工件常规酸性除锈剂容器中浸泡，并不断抖动，以使铁锈和油污从工件表面脱离，待工件表面铁锈和油污后，取出工件，用自来水逆流冲干净。除锈一定要彻底，否则将会