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现阶段我国机械镀工艺的研究与进展
 
慧聪网   2005年7月21日9时29分   信息来源:华人螺丝网    

    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、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:、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°。

 
作者:山东理工大学化学工程学院 赵增典 
 
 
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