机械镀锌工艺及设备简介

1、 研究所概况

昆明理工大学材料保护研究所现有研究人员16名，其中：正高级职称2名，副高级职称2名，中级职称3名，硕士和博士研究生9名。研究所具备表面工程、材料加工、机械设计及制造、自动控制和化学方面的多学科人才，最重要的是经过多年的研究和应用实践锻炼，形成了一支多学科组合的、具有理论研究和工程实施能力的工艺研究和产品开发队伍。研究所负责人和主要研究人员是国内机械镀锌工艺及设备最早的研究者和专利发明人，现拥有已授权中国发明专利一项，实用新型专利两项，机械镀锌项目曾两次获得省应用基础研究基金资助，于2003年撰写了《机械镀原理及应用》专著。曾荣获云南省优秀班组、中国有色金属工业总公司科技进步三等奖和云南省科技进步三等奖。

我所经十余年的研究和工业应用推广，在借鉴国外工艺的基础上开发出独创的工艺和专用设备，已实现工艺、设备和原料的工业应用一体化。

2、机械镀锌特点

机械镀锌是国外发达国家近年进入工业应用的新工艺，可实现清洁式生产过程，是绿色表面处理技术。与传统镀锌工艺比较有如下主要特点：

镀层均匀光亮，镀层厚度可通过计量加料按工件服役环境的腐蚀条件要求在5～110μm内控制。且容易实现镀层合金化。

机械镀不像电镀需要整流电源，也不像热浸镀需要加热装置，镀锌过程在室温下进行，镀件无镀后氢脆，也无镀后回火软化现象。

零件镀层厚度相同时，耐腐蚀性与电镀和热浸镀相当;且生产成本低于电镀和热浸镀。

操作环境好，无高温、粉尘、烟雾，镀后废水经中和—混凝沉降处理即可达到排放标准。

与电镀和热浸镀锌的综合比较如下：

3、应用范围

机械镀锌的应用比较广泛，涉及到车辆制造业、电力电网、建筑行业、道路交通设施、建筑金具、小五金及农用暖棚等很多领域，一般长度小于300mm，重量少于1kg的工件适合于机械镀。最适合机械镀的工件有环链、螺栓、螺母、各种垫片、弹簧、自攻螺钉、射钉、水泥钉、膨胀钉、线路金具、管路联接件和高强度紧固件等。可用于机械镀的工件基体材料有：非合金结构钢、低合金结构钢、弹簧钢、铸铁(可锻铸铁、灰铸铁、球墨铸铁)、粉末冶金件和铜制零件等。

4、工艺特点

目前国外应用的是有机酸及有机酸盐活化，锡盐沉积工艺，镀速慢、成本高。本工艺为独创的无机酸及无机酸盐与复合表面活性剂活化，少锡盐沉积工艺。其特点：无预镀铜处理，仅加入少量的无机酸调整镀液活性，加入锌粉和少量的锡盐形成锌—锡基层。然后加入由几种表面活性剂合成的保持性活化剂，形成稳定的沉积环境。随后交替加入锌粉和无机盐复合沉积剂，逐次增加厚度。由于活化剂活性高，保持时间长，使沉积过程稳定快速，沉积剂使结晶细化，结合强度增加。该工艺是本所独立研究的、具有自主知识产权的、经过工业批量稳定运行的成熟工艺。

5、工艺原理

机械镀锌的原理是：在室温下，把经过除油、锈和蜡的钢铁零件放入一个转动的镀桶中，加入水和冲击介质，形成一个起到碰撞、搓碾作用的流态环境，根据预定的镀锌层厚度加入锌粉和药剂，在物理、化学吸附和机械碰撞的共同作用下在钢铁表面上形成镀锌层。

6、机械镀锌设备

机械镀锌专用设备功能：

(1)造成工件与玻璃丸的碰撞和搓碾运动。

(2)流体处于被搅拌的浑沌状态，避免锌粉、添加剂和工件形成按质量和粒度的偏聚分布。

(3)具有装、卸料的功能，并便于装、卸料。

机械镀锌专用设备组成：

动力部分、镀桶、镀桶转动和摆动装置、控制柜等。

机械镀锌专用设备性能特点：

(1)镀桶可0～40rpm无级调速旋转。

(2)可360°正反向翻转，以满足不同位置装、卸料要求。

(3)镀桶能在20～60°之间循环摇摆匀料，以保证镀层均匀。

机械镀锌专用设备特点：

(1) 以JDX100-3通用型为例，主机占地2m2，工作场地30m2，能耗小于5kW。每次可镀零件100～

(2)150㎏，约需30～50分钟。每平方米被镀面积上，10μm厚镀锌层的原料成本约为2元。整个过程只需操作工人2名。

(3)辅助装置(自动加料装置、工件和玻璃丸清洗分离装置和干燥强化装置等)可根据客户的需要随时配置。

(4)用户可以根据生产规模、管理要求和投资状况，随意选择单主机，机械化、半自动化、全自动化成套设备。从单主机→机械化成套设备→半自动化成套设备→全自动化成套设备的升级较方便。

7、机械镀锌工艺及设备应用情况

该工艺在四川、浙江、河北、广东等十多家单位应用，达到了预期的生产目标，获得可观的经济效益。其中典型的应用是环链和射钉的机械镀锌，产品质量达到国际ASTM标准和国内的JB/T8928-1999要求，每年都有5000吨以上的机械镀锌件出口美洲和欧洲，获得国外用户的赞赏。

推广的主要技术内容：

(1)机械镀锌工艺，长年提供专用活化剂、锌粉和玻璃珠。

(2)通用型机械镀锌主设备(JDX100-3型和JDX300—3型)，辅助设备的设计、制造。

(3)机械镀锌机械化、自动化成套设备。

(4)技术培训、咨询，机械镀新型镀层的开发。

(5)小样试镀免费。

(6)市场前景

据统计国内适合于机械镀的产品每年为100万吨以上，目前实际应用机械镀的产品每年仅有1～1.5万吨左右的产量，并以加工出口为主，我国进入世贸后还将上升，可见机械镀在国内有着巨大的发展空间。

国外机械镀设备和原料昂贵(整套设备17万美元)，其原料专卖，主要技术保密，运行状况和经济效益不尽人意。我所的机械镀锌工艺，已实现所有的原料国产化，设备的性能和价格适合我国的经济发展水平，具有资源，工艺技术、镀件质量、设备功能及生产成本等方面的优势，在国际市场上有较强的竞争力。