1 前言 从严格意义上来讲，机械镀锌有干性机械镀锌和湿性机械镀锌，干性机械镀锌在日本发展较快，现在太平洋沿洋各国和欧洲许多国家得到开发利用。本文所述机械镀锌为湿性机械镀锌(以下简称机械镀锌)。 机械镀锌是一种80年代末在美国发展起来并进人工业应用的表面处理新工艺，可用于替代热镀和电镀。机械镀锌是一种在常温常压下利用化学吸咐沉积和机械碰撞使金属粉在工件表面形成锌镀层的工艺。 典型的机械镀锌工艺是把经过镀前处理的零件放人机械转动的滚筒中，加入水和冲击介质(玻璃丸)，转动滚筒形成一个具有碰撞和搓碾作用的流态环境。根据预定的镀层厚度加入锌粉和药剂，在化学和机械碰撞的共同作用下使零件的表面形成锌镀层。机械镀锌所用原料无毒性，环境易治理，可实现过程无工业污染，镀后无氢脆和退火软化现象，可满足高强度零件的使用要求，例如汽车的高强度紧固件、射钉和高强度环链。机械镀锌层的厚度可以根据需要通过加料量控制，例如美国的ASTM标准中机械镀锌的厚度范围为5～135um，我国机械部标准中为5—110um(11个等级)，生产中可依零件的防腐蚀要求选择适合的厚度，实现防腐功能与生产成本的合理控制。此外，工艺的动作原理使得专用设备容易实现机械化生产和自动控制，许多工业发达国家在高强度紧固件和一些小五金制品上逐渐采用。 2 我国机械镀锌的应用状况 我国的机械镀锌工艺发展稍晚，只有十几年的历史。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的工艺。80年代末期，广东、云南、天津和四川的几家科研单位对机械镀锌的工艺及理论进行了研究。1992年，我国第一台完全由Pc机控制的机械镀锌机及其配套的工艺、原料在云南出台，由于其价格太昂贵，且当时人们对该技术没有一点认识，结果并没有在生产上获得应用，但它使人们意识到机械镀锌对传统镀锌工艺的挑战与此同时，国外公司的机械镀锌技术开始进军我国，但是因其设备、工艺原料价格太高(小型设备约40万元一套，且原料的购置费也高)，原料的购买源不广泛，主要技术保密，其结果也是没有被国内的客户接受，只有一两个厂家引进该项技术，且运行状况不尽人意。以后的几年里，国内的几家科研单位分别研制除了自己工艺的机械镀锌工艺及设备。如天津的机械镀锌工艺，其产品表面光滑，镀样均匀美观，结合力强;但原料较贵(700—800元/T)，且加料较难，因为化学药剂稍稠，锌粉必须均匀地撒在玻璃珠和工件上。因此其实际应用效果并不理想。山东的机械镀锌工艺发展也较快，但在实际生产中还没有得到很好的推广、应用。还有，象广东、北京的科研单位研究的机械镀锌工艺因各种原因也没有得到推广、应用。昆明理工大学研制的机械镀锌工艺是国内最成功的，其操作简便、工艺成熟，所有的化学原料实现国产化，设备的性能和价格也适合我国的经济发展水平;在工艺技术、镀件质量、设备功能及生产成本等方面在国际市场上具有较强的竞争力，已在国内多个厂家得到成功应用。 2.1机械镀锌工艺的应用情况 笔者有机会对国产的机械镀锌工艺及设备在几个转让单位的应用、适应情况进行了调研，调研单位有H省××厂(私营企业，以下简称为A)，于2000年6月引进机械镀锌工艺及设备(JDX100—2型一台);J省XX厂(私营企业，以下简称为B)，于1999年l0月引进机械镀锌工艺及设备(JDX100—2型一台);Z省xx厂(私营企业，以下简称为c)，于2000年1月引进机械镀锌工艺及设备(JDX100—2型3台，JDX300—1型一台)。下面就国产机械镀锌的应用情况介绍一下，希望引起广大表面处理工作者的注意，促进我国机械镀锌工艺的发展。 总的来讲，机械镀锌工艺在三家单位的应用都很正常，达到了预期的生产、经济目标，没有出现“水土不服的现象但是，由于我国地域间的经济发展不平衡，以上各厂家的规模和待镀锌件的类别、来源的不同，又使得机械镀锌在工艺应用多少存在些差异。 A厂的机械镀锌主要是针对外来件的加工，加工件的来源多为私营企业，也有国有企业;加工件的种类主要有标准件，高速公路上的高强度紧固件，农用棚中的紧固、扣、环件。加工的最大件为60cm长的螺杆，最小件是3~4mm的小螺丝，所得镀锌层都非常令人满意。A厂建有机械镀锌的专用厂房，若再进一步加强管理、规划，可发挥机械镀锌工艺的潜能，提高产品质量和生产率。 B厂机械镀锌也主要是对外来件加工，主要是高速公路上的高强度紧固件、线路金具及邮电器件。机械镀锌和电镀在同一车间内进行，合理地利用厂房空间。若进一步规划，可以使机械镀锌和电镀锌相互补充，满足不同客户的要求，获得更好的经济效益. C厂是专业生产链条的厂家，产品主要是承重链，也有部分锚链、防滑链。C厂生产规模较大，且用户对产品质量要求较高，这更显示了机械镀锌工艺的优越性。生产的链条主要是出口美国和欧洲一些国家，主要应用于海港、口岸的货物搬运过程中的乘重。用于机械镀锌的链条，大部分是自己生产的链条，其余的是外来的链条和一些小件;主要目的是在保证链条强度的前提下增加链条的抗腐蚀性能，获得优美的外观。机械镀锌车问管理完善.规划合理，劳动强度小、工作环境好、操作简单、生产效率高、镀锌效果佳，尤其是高强度链条机械镀锌受到美国用户的极高称赞。 三厂家机械镀锌工艺流程如下： A厂：除油→酸洗→机械镀锌→烫干→包装 B厂：除油→酸洗→机械镀锌→晾干→包装 c厂：盘链→酸洗→机械镀锌→烘干→检验→包装→精包装(盘链这一步骤非常重要，它对最后的镀锌结果影响很大。) 机械镀锌的工艺过程变化不大，几家单位的稍微不同之处主要是在前、后处理阶段。 脱脂是一个表面处理领域令人头疼的问题。 A厂采用火烧。就是在燃煤上面放一块厚铁板，然后将工件放在烧红的铁板上在露天下烧。这样热量的利用率不高，且工件脱脂不均匀，铁板经常烧损，环境效益较差。脱脂效果远不如电炉加热脱脂，但相比之下，烧煤要比用电便宜得多若考虑自建一反射炉，既可以增大处理量.又可以避免以上各种弊端，增强脱脂效果。 B厂采用碱水化学脱脂。将配好的碱水、表面活性剂连同工件加入可转动的滚筒中，在化学反应和机械摩擦的作用下脱脂，效果不太佳，若采用80—90℃的热水配碱溶液效果较好。 C厂的前处理较为简单，因为编好的链条上投有油脂，可省去除油这一工序。外来的链条基本上没有油脂，即使有少量的油脂存在，在滚筒中加碱水一滚就掉了。 除锈工序三家单位基本相同，采用硫酸溶液除锈。 后处理的烘干阶段，A厂是将镀锌后的工件浸入9o℃左右的水中2～3min，取出一晾即干。B厂是采用镀后工件自然风干。C厂自建烘房，房子四面用电阻丝加热，地板是钢板，下面用煤徽加热，房内采用热电偶与外面控温箱相连，镀后工件直接放在钢板上，控制温度130～150℃，约加40min即可烘干，同时可消除机械镀锌产生的轻微氢脆。 废液处理，因这三家单位都建立在远离城市的乡镇，环保意识较薄弱，对废液处理不完善。A厂的酸洗液和镀后液处理不很完善，就直接排放到厂区外的废水沟中。B厂开始时也忽视了废液的处理，后在环保法规的督促下，对废液进行了彻底的处理，获得很好的社会效益。C厂采用沉淀池，将镀后液、酸洗液和碱水排放到沉淀池中，然后将沉淀池中上面的清水抽走回用，这种方法麻烦的就是沉淀池每隔一段时间就必须清理一次，C厂基本上实现了零污染，只是沉淀池的清理不方便。从以上的结果可以看出，我国乡镇中小型私营企业迅速发展的同时也带来了一些弊端。因机械镀锌的废水是镀后液和工件的冲洗水，废水主要是锌超标。采用“中和沉淀一混凝澄清法”加入NaOH，将pH值调节到8.3~8.5，澄清后即可作为冲洗水循环使用。处理后的废水如需排放，可以通过一个斜板沉淀塔(2m3)澄清，再经过砂滤池去除细微的悬浮物，就能够达到一级和二级排放标准。若三厂家加强对机械镀锌工艺前处理和后处理的管理，少量的投资就可以实现零污染，体现出机械镀锌工艺的优越性。 2.2机械镀锌的经济效益 A厂和B厂的机械镀锌的加工件主要是外来件，所以他们的业务量由他们揽件量的多少而定。 A厂主要是对零散件机械镀锌，设A厂零散件机械镀锌的成本为a(a是一个范围，单位百元/T。其中包括工商、税务等各种费用).机械镀锌对外加工价格1.85a一1.86a，加工利润0.71a一1.0a。A厂从2000年6月至2001年1月共镀零件约80吨，所得利润60~80a。而B厂同期间的镀锌加工量要稍少一些。 C厂主要是对链条机械镀锌，承重链条的年产量约3000吨，其中的1/3要机械镀锌，再加上外来链条和小件，每天的镀锌加工量约5吨多，年机械镀锌链条量约1800吨。设C厂链条的机械镀锌加工成本b(b是一个范围，单位百元/T。其中包括工商、税务等各种费用)，外来链条的机械镀锌加工价格1.8b一2.0b，可见利润0.8b一1.0b。C厂的利润1600b一2000b。 2.3机械镀锌产品的检验 以上三厂家引用机械镀锌工艺成批量生产，由于我国中小型私营企业才起步发展，企业的管理制度不太完善，再加上当时我国还没有出台有关机械镀锌的国标、行标或部标，所以产品的检验没有标准可依，对于机械镀锌小件，在保证镀层厚度的前提下，只是用眼睛观察镀件的外观即可。承重链条在检验外观质量的前提下还要进行拉伸强度实验，结果表明机械镀锌对链条的拉伸强度没有影响。 经过对以上三厂家机械镀锌工艺的应用情况调查总结，发现国产机械镀锌工艺及设备运行良好，经济效益和环境效益都有很大潜力尤其是一些零散小件，采用热浸镀易起瘤，采用电镀，镀层的防护性差;只有采用机械镀锌。特别是链条和射钉典型产品已打入国际市场，受到外商的好评。但是，人们对机械镀锌工艺的认识太少，对机械镀锌层的结构及理论的认识更少，对机械镀锌产品的质量没有统一的检验和管理，这大大阻碍了机械镀锌工艺应用的发展。另外，目前仍在此方面进行大量研究的山东、云南、天津三家科研单位力量都较为薄弱，相互之间没有必要的切磋、探讨，致使机械镀锌工艺及设备还存在某些缺陷，在广泛应用上发展缓慢。 3 结束语 我国内地和沿海的经济差距非常大，私营企业在沿海发展迅猛，规模不断扩大，其中小五金件的市场广阔(浙江永康和河北永年是我国的小五金和标准件基地);从世界范围来看，发达国家正在将机加工行业转移到发展中国家。这对机械镀锌市场的扩大极为有利。 同时也希望此方面的科技工作者加强相互之间合作，领导者给以充分的重视，使这一新颖工艺在我国得到迅速发展，推进我国经济建设的步伐。在国内经济和国际经济接轨之际，再加上我国第一部关于机械镀锌的标准(钢铁制件机械镀锌JB/T8928—1999)的颁布，机械镀锌会全面进入市场，广为国内外所认可，成为金属表面镀行业的一颗新秀。 |
