机械镀锌工艺常见问题处理方法

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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
0 ~% R$ S7 g5 P. o3 G  Y7 p* }机械镀锌按其镀锌层的厚度分成如表1所示的几个等级。
3 }7 f# [% r; [. |, ^0 g表1 机械镀锌层等级及其代号
- G/ I: I4 s4 u+ W等级 代号 镀锌层的最小厚度，μm
' U) V. z. R( \1 S$ V& y110 Fe/Zn110M 107
) h/ U. E2 v  l$ U" F7 ]7 K9 N, v80 Fe/Zn80M 81
' r& N# G" W1 ?" u9 [70 Fe/Zn70M 69
65 Fe/Zn65M 66
55 Fe/Zn55M 53
50 Fe/Zn50M 50
6 t/ K7 e. l0 K0 E2 c+ m40 Fe/Zn40M 40
25 Fe/Zn25M 25
12 Fe/Zn12M 12
3 N4 O% ^  u, Y! n. v8 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。
1 r% \: p, W# _- X1 N3.2 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。
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。
, h& Y* y: h, T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(μm/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
6 O4 Q' G- {  g* x/ w( q# e室内 ＜0.5
3.3 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Ⅰ：机械镀锌后不进行铬酸盐钝化处理；
. I7 p$ g* |4 K( @' [& y类型Ⅱ：机械镀锌后进行铬酸盐钝化处理。
! }6 H0 h! k# I8 {3.4 机械镀锌层类型的选择
; F5 h9 z2 }- }6 q4 G, y类型Ⅰ
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Ⅰ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Ⅰ即可。类型Ⅰ镀锌层可在高达120℃的温度下使用。
类型Ⅱ
1）类型Ⅱ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Ⅱ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。
3 n! f2 T# v2 m) j4、机械镀锌技术要求
4.1 工艺过程
3 ]( h) i" P* V1 M* l5 J" m8 T4.1.1 消除应力
抗拉强度σb≥1000MPa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：190℃±15℃，≥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。
, _2 d, C: I9 L+ y  F4.1.2 除油祛锈
# `  u+ O& r  K0 X: N5 P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：
- i1 d$ K% \  ua）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；
3 X. \$ I2 q9 q6 id）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Ⅱ镀锌层，应在含六价铬离子的钝化液中进行钝化处理。
1 x! \/ A: v9 B7 m, u4.1.9 涂覆蜡、清漆或其它有机涂层
/ Z9 W; C* q9 U7 J/ z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
! \0 _3 ^" ~2 y4 `3 T( y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。
0 g' e0 v1 K; y# X+ I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
9 k% n- v! [% E% B4.2.3 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。
' q1 M3 W% h! K3 a/ v4.2.4 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
+ T  Y8 N, u3 d0 q. b1 \* ~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。
8 t2 Y& }- n* p# ~! [4.4 附着强度
5 ?/ S4 p1 b( w6 ?) Q  c4.4.1 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。
. {7 b: `" h$ G  P4.5 耐蚀性
% X- J& o8 g9 g; Q, ~- {5 k4.5.1 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。
1 E6 C/ V/ i) X/ H8 g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 55～110 50 40 25 12 8 5
- n1 e) ?8 v: c类型Ⅰ 无要求
类型Ⅱ 72
, R! B0 N) ]/ u' L1 Q出现红锈的时间，h
3 c/ L+ z" F6 z. H4 ]. B0 z等级 55～110 50 40 25 12 8 5
' E0 [; N7 s( Q/ v# Q3 E% u类型Ⅰ ≥300 300 250 192 96 56 36
类型Ⅱ ≥300 300 250 192 96 72 72
4.5.2 对于类型Ⅱ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。
! T" O7 R# p  J, X: m4 G$ V5、 抽样
5.1 抽样应按GB/T 12609规定的方法进行。
  j2 A) c& `. B7 o6 `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；
. }4 J5 L5 M# F) P0 m! Lb）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。
/ s" O2 J9 f5 J5 {* k6、检验方法
: f. C, z$ u0 I# R6 q3 J6.1 外观
# u# T$ p$ S0 S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
" H3 G$ W% K3 k* [" e; z( C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。
$ x* f8 x+ V; _0 N7 F) Z& _注：类型Ⅱ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
( M' G2 ]2 R. n' t按照GB/T 5270的规定进行检验。
( X* u) w1 m" c7 f6 s. ?+ Q6.4 耐蚀性检验
按照GB/T 10125的规定进行中性盐雾试验。类型Ⅱ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。
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