镀锌有几种方法,分别有什么特点?
1、冷镀锌
冷镀锌也叫电镀锌,是利用电解设备将管件经过除油、酸洗、后放入成分为锌盐的溶液中,并连接电解设备的负极,在管件的对面放置锌板,连接在电解设备的正极接通电源,利用电流从正极向负极的定向移动就会在管件上沉积一层锌,冷镀管件是先加工后镀锌。
特点:
①常温便捷施工,镀层锌含量在96%以上,具有优异的防腐性能
②单组分,无双组分有机、无机富锌类涂料各种弊端
③冷镀锌的附着力强,良好重涂性能
④冷镀锌的施工便捷,安全环保
⑤抗滑移,可用于高强度螺栓摩擦面防腐
⑥对镀锌有良好修复性能,可与饮用水接触
2、机械镀锌
在装有镀件、玻璃球、锌粉、水和促进岩大衡剂的旋转滚桶内,作为冲击介质的玻璃球随着滚桶转动,与镀件表面发生摩擦和锤击产生机械物理能量,在化学促进剂的作用下,将镀涂的锌粉冷焊到镀件表面上,形成光滑、均匀和细致的具有一定厚度的镀层。
特点:电镀液的浓度不变
3、热镀锌
钢板的表面镀锌主要采用的方法是热镀锌
热镀锌板的生产工序主要包括:原板准备、镀前处理、镀后处理、成品检验等
热镀锌工艺分为线外退火和线内退火两大类,即湿法 、线外退火、热镀锌惠林法 、线内退火、森吉米粗做尔法、 改良森吉米尔法、美钢联法、赛拉斯法和莎伦法。
性能特点
①具有较厚致密的纯锌层覆盖在钢铁紧固件表面上,它可以避免钢铁基体与任何腐蚀溶液的接触,保护钢铁紧固件基体免受腐蚀。在一般大气中,锌层表面形成一层很薄而密实的氧化锌层表面。它很难溶于水,故对钢铁紧固件基体起着一定保护作用。
②由于结合牢固,锌—铁互溶,具有很强的耐磨性;由于锌具有良好的延展性,其合金层与钢铁基体附着牢固,因此热镀锌可进行冷冲、轧制、拉丝、弯曲等各种成型工序,不损伤镀层
③钢结构件热浸锌后,相当于一次退火处理,能有效改善钢铁基体的机械性能,消除钢件成型焊接时的应力,有利于对钢结构件进行车削加工
④热浸锌后的紧固件表面光亮美观,纯锌层是热浸锌中最富有塑性的一层镀锌层,其性质基本接近于纯锌,具有良好的延展性。
4、电镀锌
由于锌在干燥空气中不易变化,表面能生成一种很致密的碳酸锌薄膜,这种薄膜能有效保护内部不再受到腐蚀。当某种原因使镀层发生破坏而露出不太大的基体时,锌与钢基体形成微电池,使紧固件基体成为阴极而受到保护。
性能特点
锌镀层较厚,结晶细致、均匀且无孔隙,抗腐蚀性良好;电镀所得锌层较纯,在酸、碱等雾气中腐蚀较慢,能有效保护紧固件基体,镀锌层经铬酸钝化后形成白色、彩色、军绿色
美观大方,具有一定的装饰性,由于镀锌层具有良好的延展性,因此可进行冷冲、轧制、折弯等各种成型而不损坏镀层。
扩展资料:
影响镀锌速度及质量的常见因素有:
1、前处理不彻底
表面有氧化膜,影响锌的正常沉积
2、导电不良
电流在导线上消耗,分配到工件表面的电流过小
3、工件含碳量高
高碳钢、铸铁件等会降低氢的析出电位,工件表面析氢加速,电流效率降低
4、工件绑扎过密
镀锌时工件局部遭到屏蔽而导致镀层过薄
5、镀液温度偏低
当镀液温度偏低时配送的电流密度相应降低,镀层的沉积速度也必然降低
6、镀液中氢氧化钠含量偏高
氢氧化钠含量偏高时电流效率相应降低
7、镀液中添加剂含量偏低
添加剂含量偏低会影响分散能力,镀层局部显得过薄
8、受镀件面积估算不足
施镀时配送的电流密度显得过小
9、工件悬挂方法不当
与锌阳极间距过大,应调整位置。
10、工件过腐蚀
降低仿搜氢的析出电位,工件表面析氢加速电流效率降低,从而影响锌的沉积速度。应在酸洗溶液中加入适量的缓蚀剂,局部处氧化皮过厚先用机械法除去,酸洗过程中多作检查
11、阳极钝化
有效面积减少,影响电流的正常分布
12、氢氧化钠含量偏低
若氢氧化钠含量偏低时,电流密度提不高,阳极钝化
参考资料来源:百度百科—镀锌
工艺流程
试样 打磨 化学除油 流动热水洗 流动冷水洗 表调 流动冷水洗 活化 流动热水洗 流动冷水洗 一次浸镀锌 退镀 二次浸镀锌 流动冷水洗 电镀锌 流动冷水洗 钝化 流动热水洗 流动冷水洗 干燥 实验结果测定。
121 前处理
除油工艺:18g/L 氢氧化钠,46g/L碳酸钠,28g/L磷酸钠,温度70~80℃,处理时间1~2min。
表调工艺:400g/L碳酸钠,400g/L硝酸铁,35g/L氟化钾,室温下处理2~3min。
活化工艺:200ml磷酸(85%),90g/L氟化氢氨,温度20~80℃,处理时间:1~10min。
浸镀锌工艺:20g/L 氢氧化钠,300g/L硫酸锌,1g/L硝酸钠,20g/L酒石酸钾钠,室温下处理30~厅帆180s。
122 电镀
镀液配方:6~12g/L氧化锌,90~130g/L氢氧化钠,30~90ml/L DEP-Ⅲ,20~60ml/L WBZ-Ⅲ ,酒石酸钾钠适量
工艺参数:阴极电流密度1~4A/dm2,温度15~75℃,时间,10~30min。
123 钝化
钝化处理的目的是提高镀锌层的耐蚀性,增加装饰性,使锌层表面生成一层稳定性高,组织致密的钝化膜。从环保方面考虑,采用无铬钝化。工艺参数:5~8ml/L硝酸,40~50g/L氟化氢氨,添加剂(主要成分为DEP-Ⅲ)适量,时间10~20s。
摘自《材料保护》20082
热镀锌层磷化膜硝酸铈封闭后处理的研究
(1) 磷化热度锌钢板经硝酸铈溶液封闭后处理,可在磷化膜的空隙处形成铈盐转化膜,并在磷化膜上覆盖有絮状含铈化合物,在锌层表面形成了由磷化膜和铈盐转化膜构成的连续完整的复合膜。
(2) 中性盐雾试验结果表明,未封闭剂硝酸铈封闭处理的热镀锌层磷化膜的耐蚀性均随着磷化时间的延长而增强。磷化时间相同时,硝酸铈封闭后所获得的复合膜的耐蚀性扮兆雹显著由于单磷化膜;且随封闭时间的延长而增强,但超过300s后其耐蚀性降低。
(3) 磷化时间超过300s、硝酸铈封闭处理300s后获得复合膜的耐蚀性能最佳,且优于常规铬酸盐钝化膜的耐蚀性。
摘自《材料保护》 20082
偶联剂在PVC塑料化学镀Ni-Cu-P前处理中的应用
得亲水性良好的表面层,在此处理层上进行传统化学镀Ni-Cu-P合金,可以获得与基体结合良好的镀层。塑料化学镀前选用合适的偶联剂来替代传统铬酸粗化工艺是可行的。
对铬酸粗化处理样品以及偶联剂处理样品,在镀件表面上以1mm间距和90℃交错角度用刀片划出方形小格,观察划痕交错处镀层的变化,进一步用粘性高的胶带贴在划痕表面,再撕去胶猜宽带,结果镀层均未脱落,镀层与基体间的结合力良好,但不作任何粗化处理的样品则出现大片剥落。可见,通过偶联剂处理可以改善镀层的结合力,达到一般实用要求。
摘自《材料保护》 20081
电镀银镍合金工艺及其在电接触材料生产中的应用
经过大量的实验,最终确定镀液的组分和工艺条件如下:
(1) 预镀银:
KCN 70~80g/L
KAg(CN)2 5~7g/L
(2) 镀银镍合金
KAg(CN)2 30~80g/L
KCN 10~30g/L
K2CO3 10~20g/L
CdSO4 02~03g/L
糖精 01~02g/L
配位剂Ⅱ 100~150g/L
镍盐 5~10g/L
亚硒酸钾 1~2g/L
PH 13~14
θ 20~40℃
阳极 0#纯银板(纯度9997%)
J 05~20 A/dm2
搅拌方式 机械式依次回旋转搅拌
搅拌速率 7~14m/min
阴极移动 15~17次/min
注:采用连续过滤装置,镀液每小时至少过
滤四次,使用密滤芯(1~3um)。
摘自《电镀与装饰》 20073
锌镍合金镀层在海洋大气环境紧固件防护上的应用
工艺流程
除油 流水清洗 无光腐蚀 流水清洗 电镀锌镍合金 流水清洗 钝化处理 空气中滞留 流水浸洗2次 加热老化 送检。
电镀工艺配方
锌镍合金碱性无氰电镀工艺如下:
挂镀 滚镀
锌盐 10g/L 12g/L
导电盐 120g/L 120g/L
镍盐 8g/L 6g/L
络合剂 70g/L 100g/L
晶粒细化剂 6ml/L 6ml/L
光亮剂 4ml/L 4ml/L
θ 10~35℃ 10~35℃
Jk(镀层) 05~45A/dm2 2~4A/dm2
Ja 2~3 A/dm2
阳极 锌板(阴、阳极面积比 同左
为1:15~2)
搅拌 阴极移动 同左
过滤 连续过滤,2~3次循环/h 同左
钝化处理(彩色)
钝化工艺如下:
钝化液 25~35ml/L
t 30~35s
PH 11~15
θ 25~35℃
搅拌 工件移动
空气中停留 10~15s
清洗 流水浸洗(不能直接冲洗)
钝化膜老化处理
θ (60±5)℃
t 1h
热镀锌和冷镀锌的区别:
热镀锌又称为热浸镀锌,他是在高温下把锌锭融化,在放入一些辅助材料,然后把金属结构件浸入镀锌槽中,使金属构件上附着一层锌层。热镀锌的优点在于他的防腐能力强,镀锌层的附着力和硬度较好
“冷镀”即“电镀”,即把锌盐溶液通过电解,给镀件上镀层,一般来说不用加热,上锌量很少,遇到潮湿环境很容易脱落。
热镀锌是化学处理,属于电化学反应。
冷镀锌是物理处理,只是在表面刷一层锌,所以锌层易脱落。建筑施工中多采用热镀锌。
连续热镀锌工艺:钢材→加热→冷却至镀锌温度→镀锌→冷却
冷镀锌就是电镀锌,只有10-50g/m2,其本身的耐腐蚀性比热浸镀锌相差很多。采用电镀锌的价格相对便袭败宜一些。
热镀锌是钢体在热浸的条件下对表面镀锌,它的附着力很强,不容易脱落,热镀锌管虽然也出现锈蚀的现象,但在很长的周期可以满足技术、卫生要乎仔求。
3工艺区别
首先工艺的区别是:热镀锌是将工件除油、酸洗、浸药、烘干后浸入溶化的锌液里一定时间,提出来即可。
冷镀锌工艺用于保护金属防止腐蚀,为此利用了锌填料的涂料,在利用任何一种涂敷的方法将其涂在被保护表面,干兄帆燥之后形成锌填料涂层,在干燥涂层中具有含量的锌(达到95%)。适合于修理工作(即在修理工作过程中,仅在被保护的钢表面损伤的地方,只要修理好表面就可以重新涂敷)。冷镀锌工艺用于各种钢制品和构筑物的防腐。
对于具体的化工原料和配比没有找到很好的材料,可能属于厂家的商业机密吧,不是100积分就能换来的吧,另外就是有这么一个参考:
铁丝的成品工艺:盘条(原材料)-大拔-中拔-退火-小拔-黑色退火丝。 加工成退火丝以后就可以进行上锌的施镀加工了。
施镀工艺:
工件、出油、水洗、除锈活化、水洗、施镀、水洗、热水加热、风干、浸防锈油、包装、成品。
注意事项(参考)
1施镀槽必须采用不锈钢或陶瓷,搪瓷,塑料。
2工件表面油污和铁锈将严重影响镀层质量。应彻底清除油污和锈迹。
3施镀液应控制温度为15-30度。
4施镀液的配制:APCu-8A/B原液一份(体积)+自来水二至三份(体积)充分搅匀。APCu-8A/B原液一份(体积)+自来水一至二分(体积)充分搅匀。
5镀层光洁度与基材光洁度成正比。
6施镀液的日常管理:
A当施镀液不能满足使用时应补充新配液。
B当施镀液失效,用大量水稀释排放到废水池。
7镀液对施镀装载量无严格要求。
仓储保质
储于阴凉处密闭保存。保质期十八个月。
如何防止铁丝生锈,铁丝生锈后怎样处理
铁放的时间长了就会生锈,铁容易生锈,出来由于它的化学性质活泼以外,同事与外界条件也有很大关系。水分是使铁容易生锈的物质之一。然而,光有水也不会使铁生锈,只有当空气中得氧气溶解在水里时,氧气在有水的环境中与铁反应,塌档才会生成一种叫氧化铁的东西,这就是铁锈。铁锈是一种棕红色的物质,它不像铁那么坚硬,很容易脱落,一块铁完全生锈后,体积可胀大8倍。如果铁锈不除去,这海绵状的铁锈特别容易吸收水分,铁也就烂得更快了。
防锈工艺(参考)
1工件用3-5%的金属清洗剂在80-95度浸泡10-15分钟或机械清洗,取出用自来水冲洗05-1分钟
2若工件锈迹明显则采用常规酸液除锈法除锈,放入3%的盐酸溶液中浸泡10-20秒进行表面活化,然后用自来水表面冲洗05-1分钟。
3将工件放入配置好的施镀液中浸泡10-180秒钟(视工件要求)。镀好后取出工件,用自来水冲洗05-10分钟,放入钝化液中浸泡5-10分钟,取出用自来水冲洗05-10分钟,再放入80-95度的热水中加热05分钟,取出工件在空气中自然挥发完(或吹干)水分。
4将无水的工件放入除锈油中浸泡1分钟以上,取出沥出大部分油后,包装的成品。
种类
1、碱性氰化物镀锌
2、碱性锌酸盐镀锌
3、铵盐镀锌
4、钾盐镀锌
5、铵钾混合浴镀锌
6、硫酸盐镀锌
三、镀锌层的后处理
1、去氢
2、钝化
3、着色
现在钢板的表面镀锌主要采用的方法是热镀锌。
热镀锌是由较古老的热镀方法发展而来的,自从1836年法国把热镀锌应用于工业以来,已经有一百四十年的历史了。然而,热镀锌工业是近三十年来伴随冷轧带钢的飞速发展而得到了大规模发展。
热镀锌板的生产工序主要包括:原板准备→镀前处理→热浸镀→镀后处理→成品检验等。按照习惯往往根据镀前巧迟旅处理方法的
不同把热镀锌工艺分为线外退火和线内退火两大类,即湿法 (旦梁单张钢板热镀锌法)、线外退火(单张钢板热镀锌法)、热镀锌 惠林(Wheeling)法(带钢连续热镀锌法) 、线内退火 森吉米尔(Sendzimir)法(保护气体法)、 改良森吉米尔法、美钢联法(同日本川崎法)、赛拉斯(Selas)法和莎伦(Sharon)法。
1. 线外退火:就是热轧或冷轧钢板进入热镀锌作业线之前,首先在抽底式退火炉或罩式退火炉中进行再结晶退火,这样,镀锌线就不存在退火工序了。钢板在热镀锌之前必须保持一个无氧化物和其他脏物存在的洁净的纯铁活性表面。这种方法是先由酸洗的方法把经退火的表面氧化铁皮清除,然后涂上一层由氯化锌或由氯化铵和氯化锌混合组成的溶剂进行保护,从而防止钢板再被氧化。
(1)湿法热镀锌:钢板表面的溶剂不经烘干(即表面还是湿的)就进入起表面覆盖有熔融态溶剂的锌液进行热镀锌。此方法的缺点是:
a只能在无铅状态下镀锌,镀层的合金层很厚且粘附性很坏。
b生成的锌渣都积存在锌液和铅液的界面处而不能沉积锅底(因为锌渣的比重大于锌液而小于铅液),这样钢板因穿过锌层污染了表面。因此,该方法已基本被淘汰。
(2)单张钢板:这种方法一般是采用热轧叠轧板作为原料,首先把经过退火的钢板送入酸洗车间,用硫酸或盐酸清除钢板表面的氧热镀锌法化铁皮。酸洗之后的钢板立即进入水箱中浸泡等待镀锌,这样可以防止钢板再氧化。后经过酸洗、水清洗、挤干、烘干、进入锌锅(温度一直保持在445—465℃)热镀锌,再进行涂油和铬化处理。这种方法生产的热镀锌板比湿法镀锌成品质量有显著提高,只对小规模生产有一定价值。
(3)惠林法热:该连续镀锌生产线包括碱液脱脂、盐酸酸洗、水冲洗、涂溶剂、烘干等一系列前处理工序,而且原板进入镀锌线镀锌前还需要进行罩式炉退火。这种方法生产工艺复杂,生产成本高,更为主要的是此方法生产的产品孝凳常常带有溶剂缺陷,影响镀层的耐蚀性。并且锌锅中的AL常常和钢板表面的溶剂发生作用生成三氯化铝而耗掉,镀层的粘附性变坏。因而此方法虽然已问世近三十年,但在世界热镀锌行业中并未得到发展。
2.线内退火:就是由冷轧或热轧车间直接提供带卷作为热镀锌的原板,在热镀锌作业线内进行气体保护再结晶退火。属于这个类行业的热镀锌方法包括:森吉米尔法、改良森吉米尔法、美钢联法(同日本川崎法);赛拉斯法;莎伦法。
森吉米尔法:它是把退火工艺和热镀锌工艺联合起来,其线内退火主要包括氧化炉,还原炉两部份组成。带钢在氧化炉中煤气火焰直接加热到450度左右,把带钢表面残存的轧制油烧掉,净化表面。后再把带钢加热到700-800度完成再结晶退火,经冷却段控制进锌锅前温度在480度左右,最后在不接触空气的情况下进入锌锅镀锌,因此,森吉米尔法产量高、镀锌质量较好,此法曾得到广泛应用。
美钢联法: 它是森吉米尔法的一个变种,它仅仅是利用一个碱性电解脱脂槽取代了氧化炉的脱脂作用,其余工序与森吉米尔法基本相同。在原板进入作业线后,首先进行电解脱脂,而后水洗、烘干,再通过有保护气体的还原炉进行再结晶退火,最后在密封情况下进入锌锅热镀锌。这种方法因带钢不经过氧化炉加热,所以表面的氧化膜较薄,可适当降低还原炉中保护气体的氢含量。这样,对炉安全和降低生产成本有利。但是,由于带钢得不到预加热就进入还原炉中,这样无疑提高了还原炉的热负荷,影响炉子的寿命。因此这种方法并未得广泛应用。
赛拉斯法: 又称火焰直接加热法;首先带钢经碱洗脱脂,而后用盐酸清除表面的氧化皮,并经水洗、烘干后再进入由煤气火焰直接加热的立式线内退火炉,通过严格控制炉内煤气和空气的焰烧比例,使之在煤气过剩和氧气不足的情况下进行不完全焰烧,从而使炉内造成还原气氛。使其快速加热达到再结晶温度并在低氢保护气氛下冷却带钢,最后在密闭情况下浸入锌液,进行热镀锌。该法设备紧凑,投资费用低,产量高(最高可达50/小时)。但生产工艺复杂,特别是在机组停止运转时,为了避免烧断带钢,需要采用炉子横移离开钢带的方法,这样操作问题很多,所以,热镀锌工业采用此法很少。
莎伦法:1939年美国莎伦公司投产一台新型的热镀锌机组,所以也叫莎伦法。该法是在退火炉内向带钢喷射氯化氢气体并使带钢达到再结晶温度,所以也称为气体酸洗法。采用氯化氢气体酸洗,不但能去除带钢表面的氧化皮,而且同时去除了带钢表面的油脂,由于带钢表面被氧化气体腐蚀,形成麻面,所以使用莎伦法所得到的镀层粘附性特别好。但是由于设备腐蚀严重,由此造成很高的设备维修和更新费用。因而此种方法很少被采用。
改良森吉米:它是一种更优越的热镀锌工艺方法;它把森吉米尔法中各自独立的氧化炉和还原炉由一个截面积较小的过道连接起来,这样包括预热炉、还原炉和冷却段在内的整个退火炉构成一个有机整体。实践证明,该法具有许多优点:优质、高产、低耗、安全等优点已逐渐被人们所认识。其发展速度非常快,1965年以来新建的作业线几乎全部采用了这种方法,近年来老的森吉米尔机组也大都按照此方法进行了改造。
工艺原理在装有镀件、玻璃球、锌粉、水和促进剂的旋转滚桶内,作为冲击介质的玻璃球随着滚桶转动,与镀件表面发生摩擦和锤击产生机械物理能量,在化学促进剂的作用下,将镀涂的锌粉“冷焊”到镀件表面上,形成光滑、均匀和细致的具有一定厚度的镀层。
技术标准采用美国ASTM B695-2000及军用C-81562机械镀锌技术标准。
质量特点:
1、外观光滑,无锌瘤、毛刺,呈银白色;
2、厚度均为可控,在5-107μm之内任意选择;
3、无氢脆、无温度危害,可保证材料力学性能不变;
4、可代替部分需热镀锌的工艺;
5、耐腐蚀性好,中性盐雾试验达240小时。
应用范围钢钉、铁钉、紧固件、自来水管接头、脚手架扣件、钢丝绳马钢夹头等。
电镀锌:就是利用电解,在制件表面形成均匀、致密、结合良好的金属或合金沉积层的过程。
与其他金属相比,锌是相对便宜而又易镀覆的一种金属,属低值防蚀电镀层。被广泛用于保护钢铁件,特别是防止大气腐蚀,并用于装饰。镀覆技术包括槽镀(或挂镀)、滚镀(适合小零件)、自动镀和连续镀(适合线材、带材)。
[编辑本段]分类
目前,国内按电镀溶液分类,可分为四大类:
1.氰化物镀锌:
由于(CN)属剧毒,所以环境保护对电镀锌中使用氰化物提出了严格限制,不断促进减少氰化物和取代氰化物电镀锌镀液体系的发展,要求使用低氰(微氰)电镀液。
采用此工艺电镀后,产品质量好,特别是彩镀,经钝化后色彩保持好。
2.锌酸盐镀锌:
此工艺是由氰化物镀锌演化而来的。目前国内形成两大派系,分别为: a) 武汉材保所的”DPE”系列;b) 广电所的”DE”系列 。都属于碱性添加剂的锌酸盐镀锌;PH值为125~13。
采用此工艺,镀层晶格结构为柱状,耐腐蚀性好,适合彩色镀锌。
注意:产品出槽后—>水洗—>出光(硝酸+盐酸) —>水洗—>钝化—>水洗—>水洗—>烫干—>烘干—>老化处理(烘箱内80~90oC。
3.氯化物镀锌
此工艺在电镀行业应用比较广泛,所占比例高达40%。
钝化后(兰白)可以锌代铬(与镀铬相媲美),特别是在外加水溶性清漆后,外行人是很难辩认出是镀锌还是镀铬的。
此工艺适合于白色钝化(兰白,银白)。
4.硫酸盐镀锌
此工艺适合于连续镀(线材、带材、简单、粗大型零、部件)。成本低廉
1机械镀锌主要式艺过程
11 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。
12零件前处理、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。
13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没知型作规定,对此:可按供、需双方的要求来确定。
14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。
15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。
16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。
17零件表面铬钝化
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、铬钝,使所形成铬的钝化膜防止猛散白色腐蚀物产生。
18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
21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。
22 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13kg、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
31 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。
32 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88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.
33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
41 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。
42 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165盎司/平方尺(502/d m2或717um镀层厚度)以及任意点外镀层的最小含锌量为105盎司/平方呎(4569g/d m2 或6527um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54285um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—35662—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
21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-35662-2002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。
22 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-35662-2002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。
热镀锌与冷镀锌肢拿的区别是:热镀锌是化学处理,属于电化学反应。冷镀锌是物理处理,只在表面刷一层锌,所以锌层易脱落。建筑施工中多采用热镀锌。
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。在潮湿的空气中,锌表面会生成致密的碱式碳酸锌膜。
在含二氧化硫、硫化氢以及海洋性气氛迅弯中,锌的耐蚀性较差,尤其在高温高湿含有机酸的气氛里,锌镀层极易被热镀锌又称为热浸镀锌,它是在高温下把锌锭融化,在放入一些辅助材料亩饥闷,然后把金属结构件浸入镀锌槽中,使金属构件上附着一层锌层。
热镀锌的优点在于它的防腐能力强,镀锌层的附着力和硬度较好。冷镀锌是物理处理,只是在表面刷一层锌,所以锌层易脱落。建筑施工中多采用热镀锌。连续热镀锌工艺:钢材→加热→冷却至镀锌温度→镀锌→冷却。
镀锌是将工件除油、酸洗、浸药、烘干后浸入溶化的锌液里一定时间,提出来即可。环保问题热镀锌污染物排放更少一些。
冷镀锌也叫电镀锌,是通过电化学原理来进行工件表面防腐处理的一种工艺。冷镀锌是利用电解设备将工件经过除油、酸洗后放入成分为锌盐的溶液中,并连接电解设备的负极;在工件的对面放置锌板连接在电解设备的正极 ,接通电源,利用电流从正极向负极的定向移动,就会在工件上沉积一层锌。
冷镀锌的污染物主要包括酸洗工件的废酸、电镀废液、废钝化液等。冷镀锌的污染物排放种类和数量都大大超过热镀锌。