薄鍍層

1、國(guó)內(nèi)機(jī)械鍍鋅初期研發(fā)與應(yīng)用

國(guó)內(nèi)機(jī)械鍍鋅工藝的技術(shù)文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)，最早由上海開(kāi)關(guān)廠的吳載昌工程師發(fā)表于《材料保護(hù)》1975年第六期，文章題目為“機(jī)械鍍”：到目前，應(yīng)用于生產(chǎn)的報(bào)導(dǎo)，基本上是機(jī)械鍍鋅技術(shù)。在生產(chǎn)實(shí)際應(yīng)用上，上個(gè)世紀(jì)八十年代中期，由香港引進(jìn)機(jī)械工業(yè)鍍鋅滾筒設(shè)備及化學(xué)原料在廣州水暖器材廠進(jìn)行瑪鋼管件的機(jī)械鍍鋅，為國(guó)內(nèi)機(jī)械鍍鋅工藝技術(shù)工業(yè)應(yīng)用的開(kāi)始。我國(guó)的機(jī)械鍍工藝技術(shù)的自主研發(fā)是從二十世紀(jì)年代的中、后期開(kāi)始的，這得益于改革開(kāi)放后與世界工業(yè)交流的啟迪。

2、國(guó)內(nèi)機(jī)械鍍鋅工藝打樁水平的基本定位

國(guó)內(nèi)從1989年在天津及其它地區(qū)開(kāi)始把國(guó)內(nèi)自主研制的機(jī)械鍍鋅工藝技術(shù)應(yīng)用在工業(yè)零部件上，如：碟形彈簧、制釘、瑪鋼管件等；但當(dāng)時(shí)的機(jī)械鍍鋅滾筒設(shè)備僅為單一轉(zhuǎn)速，工藝技術(shù)在國(guó)內(nèi)尚無(wú)標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)、技術(shù)水平定量控制并不完善：在此條件下，進(jìn)人工業(yè)應(yīng)用市場(chǎng)，違背市場(chǎng)發(fā)展規(guī)律，所以，這一時(shí)期的機(jī)械工業(yè)鍍鋅工藝的技術(shù)水平與生產(chǎn)應(yīng)用基本處于踏步不前狀態(tài)，這表現(xiàn)在瑪鋼管件行業(yè)應(yīng)用機(jī)械鍍鋅較為突出，究其原因，機(jī)械鍍鋅生產(chǎn)的應(yīng)用，參照熱浸鍍鋅技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的考核，從硫酸銅試驗(yàn)次數(shù)要求、厚鋅鍍層結(jié)合力、鍍層表面光亮度、厚鍍層的韌性等，在批量生產(chǎn)上均表現(xiàn)為重現(xiàn)性不穩(wěn)定。這就是當(dāng)時(shí)的機(jī)械鍍技術(shù)特有的定性、定量工藝控制技術(shù)仍未達(dá)到產(chǎn)品質(zhì)量要求的技術(shù)水平。

工業(yè)市場(chǎng)的需求是引領(lǐng)技術(shù)發(fā)展的動(dòng)力，由于機(jī)械鍍鋅零部件產(chǎn)品的出口需求增加、機(jī)械鍍工藝特有的技術(shù)功能，如對(duì)高強(qiáng)淬火鋼零件的鍍鋅無(wú)氫脆危害、對(duì)使用滾鍍方法的工業(yè)零部件鍍厚鋅要求時(shí)，采取機(jī)械鍍鋅替代熱浸鍍鋅具有的綜合的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，推動(dòng)了國(guó)內(nèi)機(jī)械鍍鋅的較快發(fā)展；從二十世紀(jì)90年代中期開(kāi)始，國(guó)內(nèi)機(jī)械鍍鋅工藝技術(shù)有了長(zhǎng)足的發(fā)展：體現(xiàn)機(jī)械鍍鋅新技術(shù)水平應(yīng)用的有，如經(jīng)淬火的硬質(zhì)射釘產(chǎn)品的穩(wěn)定批量出口，單件重量1.3kg、50um以上鍍層厚度的40Cr高強(qiáng)度鋼螺栓產(chǎn)品的質(zhì)量合格出口，證明國(guó)內(nèi)機(jī)械鍍技術(shù)工業(yè)應(yīng)用與國(guó)外技術(shù)水平的拉近，這時(shí)的機(jī)械工業(yè)鍍鋅工藝可人為控制50~70um、硫酸銅試驗(yàn)通過(guò)4-6次，并且鍍層韌性優(yōu)良，這三個(gè)技術(shù)指標(biāo)的應(yīng)用控制，確保了采用的機(jī)械鍍鋅產(chǎn)品的戶外長(zhǎng)期防腐能力不低于熱浸鍍鋅。同時(shí)國(guó)家機(jī)械工業(yè)局2000年1月1日頒布實(shí)施機(jī)械工業(yè)行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：“鋼鐵制件機(jī)械鍍鋅”(JB/T8928-1999)。入20001年，隨著淬火鋼五金零件機(jī)械鍍鋅產(chǎn)品出口的增長(zhǎng)，外商要求產(chǎn)品鍍層表面亮度的質(zhì)量，要與國(guó)內(nèi)從美國(guó)引進(jìn)的機(jī)械鍍鋅技術(shù)所生產(chǎn)的產(chǎn)品、達(dá)到表非面裝飾的一致性，針對(duì)這種情況，由國(guó)內(nèi)自主技術(shù)基礎(chǔ)研發(fā)機(jī)構(gòu)，在原機(jī)械鍍鋅工藝基礎(chǔ)的平臺(tái)上，通過(guò)創(chuàng)新、在所用原料完全產(chǎn)化的條件下，使國(guó)內(nèi)機(jī)械鍍鋅生產(chǎn)的產(chǎn)品與發(fā)達(dá)國(guó)家生產(chǎn)的機(jī)械鍍鋅產(chǎn)品，達(dá)到了一致的鍍層質(zhì)量水平。

1、機(jī)械鍍鋅鐵主要工藝流程

零件前處理、除油、除銹（可線下處理）→水洗→閃鍍置換銅→水洗→機(jī)械鍍鋅沉積過(guò)渡底層→機(jī)械鍍鋅沉積→水拋光→零件倒出分離→熱水洗（或按要求零件表面鉻鈍化、浸相關(guān)保護(hù)層）→甩干并烘干→檢測(cè)驗(yàn)收。

2、零件前處理、除油、除銹

對(duì)普通件，可按表面處理常規(guī)方法，但對(duì)高強(qiáng)鋼基體零件的除銹、除氧化皮，尤為注意，因?yàn)椴荒茌^長(zhǎng)時(shí)間采用含氫離子的強(qiáng)酸性化學(xué)材料對(duì)零件表面進(jìn)行除銹及除氧皮，這樣處理會(huì)對(duì)零件鋼基產(chǎn)生一定滲氫影響，所以，應(yīng)采用機(jī)械法來(lái)解決：如噴沙、振動(dòng)光飾、拋丸工藝等。

3、閃鍍置換銅

置換銅層無(wú)厚度要求，但要完全覆蓋零件基體表面，它的作用是：提高鍍層結(jié)合力、有利于鍍層表面狀況的均勻性、阻擋工藝過(guò)程產(chǎn)生的氫對(duì)基體的滲入。另一作用發(fā)現(xiàn)，因?yàn)殂~層具有良好的電導(dǎo)，相同鋅鍍層厚度的機(jī)械鍍鋅零件與滲鋅零件同在鹽霧箱進(jìn)行試驗(yàn)考核比較，在鹽霧試驗(yàn)達(dá)到11個(gè)周期時(shí)，發(fā)現(xiàn)由于鹽霧水流的沖刷，滲鋅零件的棱角處批量件出現(xiàn)紅銹，而機(jī)械鍍鋅棱角處雖然已見(jiàn)露基體，但批量六件均不產(chǎn)生紅銹：這是由于置換銅層的電阻小、電子導(dǎo)電暢通，保證了鐵基體正常的電化學(xué)陰極狀態(tài)，所以，該置換銅層對(duì)機(jī)械鍍鋅鍍層結(jié)構(gòu)的電化學(xué)防腐能力尤為重要。關(guān)于內(nèi)鍍置換工序，美國(guó)機(jī)械鍍鋅的通用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，指定的ASTM—B695—91,就有內(nèi)閃鍍置換銅工序的技術(shù)要求：而我國(guó)國(guó)家機(jī)械工業(yè)局2000年1月1日頒布實(shí)施的“鋼鐵制件機(jī)械鍍鋅”、機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（JB/T8928—1999）對(duì)機(jī)械鍍鋅工藝中的置換銅層不作規(guī)定，對(duì)此：可按供、需雙方的要求來(lái)確定。

4、機(jī)械鍍鋅沉積過(guò)渡底層

這一工序是針對(duì)置換銅層而言，實(shí)施步驟是定量的機(jī)械鍍鋅專用引發(fā)劑和少量的渡覆鋅粉加入滾動(dòng)的渡筒內(nèi)，滾動(dòng)3—5min就可以形成使原來(lái)零件基本的銅層轉(zhuǎn)變?yōu)殂y灰色的復(fù)合鍍鋅層。該鍍鋅層質(zhì)量的優(yōu)劣將影響后續(xù)加厚渡層的韌性與渡層結(jié)合力。

5、機(jī)械鍍鋅沉積

定量分批次加入沉鋅引發(fā)劑、渡層厚度要求韻鋅粉可在15cm—30min定成此工序，達(dá)到工業(yè)零件要求的防腐鍍鋅層厚度。

6、水拋光

機(jī)械鍍鋅粉表面為非鏡面半光亮渡層，水拋光工序就是機(jī)械鍍鋅的引發(fā)劑及鋅粉后。鍍筒繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，使零件鍍層表面達(dá)到均勻光亮的銀白色表面，一般需要轉(zhuǎn)動(dòng)5—10in，雖然該鍍層達(dá)不到電鍍具有的鏡面光澤、但表面的光滑、光亮度要優(yōu)于熱浸鍍鋅層。水拋光的鍍筒轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間有一個(gè)極大值，超過(guò)特定的極大值時(shí)鋅鍍層將有一定程度的切削破壞。

7、零件表面鉻鈍化

機(jī)械鍍鋅層，特別是在最初條件下，在潮濕的空氣中，易在鍍層表面產(chǎn)生白色腐蝕物，必須通過(guò)透明鉻鈍化、黃色鉻鈍，使所形成鉻的鈍化膜防止白色腐蝕物產(chǎn)生。

8、檢測(cè)驗(yàn)收

機(jī)械工業(yè)鍍鋅厚度、鍍層質(zhì)量，取決于工藝操作、工藝配方及工藝定性、定量的規(guī)范控制：所以鍍層質(zhì)量的檢測(cè)認(rèn)定尤為重要，合格的檢驗(yàn)結(jié)果將指導(dǎo)機(jī)械鍍鋅工藝對(duì)不同零件批次量的正確生產(chǎn)。

鍍層厚度的測(cè)量方法主要有：楔切法，光截法，電解法，厚度差測(cè)量法，稱重法，X射線熒光法，β射線反向散射法，電容法、磁性測(cè)量法及渦流測(cè)量法等等。這些方法中前五種是有損檢測(cè)，測(cè)量手段繁瑣，速度慢，多適用于抽樣檢驗(yàn)。

X射線和β射線法是無(wú)接觸無(wú)損測(cè)量，測(cè)量范圍較小，X射線法可測(cè)極薄鍍層、雙鍍層、合金鍍層。β射線法適合鍍層和底材原子序號(hào)大于3的鍍層測(cè)量。電容法僅在薄導(dǎo)電體的絕緣覆層測(cè)厚時(shí)采用。

hardness of electrodeposited coatings

電鍍層抗機(jī)械作用如沖擊、刻痕、劃傷的能力。

可通過(guò)顯微硬度試驗(yàn)測(cè)量。其原理是利用儀器所附的金剛石壓頭加一定負(fù)荷，在被測(cè)試樣表面壓出壓痕，用讀數(shù)顯微鏡測(cè)出壓痕的大小，經(jīng)計(jì)算求鍍層硬度。

顯微硬度試驗(yàn)有布氏法、維氏法和努氏法。維氏法測(cè)得的結(jié)果受基體和所加負(fù)荷的影響較小，故經(jīng)常采用。努氏法對(duì)薄鍍層硬度的測(cè)定靈敏度較高，也常采用。

也可以采用超聲波硬度計(jì)來(lái)進(jìn)行硬度測(cè)量,這是便攜式的測(cè)量方法，速度快、效率高。

電鍍鋅可獲得任意厚度的鋅層。

鍍鋅鋼絲繩的捻制。 從理論上講，鍍鋅鋼絲繩的捻制與普通圓股鋼絲繩相同。但根據(jù)鋼絲繩使用的工作前提，對(duì)原料鋼絲的鋅層厚度有不同的要求：直徑0.25.0mm特號(hào)和I號(hào)鍍鋅鋼絲繩鋼絲，鍍層厚度可分為3組：薄鍍層組上鋅量為15135gm2用于輕度侵蝕前提；中鍍層組上鋅量為60200gm2用于中等侵蝕前提；厚鍍鋅組上鋅量為75260gm2用于嚴(yán)峻侵蝕前提。而熱鍍鋅上鋅量最高值也不外593gm2目前實(shí)用的電鍍鋅上鋅量可達(dá)1200gm2。

用電堆積的方式獲得鍍層，電鍍鋅是通過(guò)外加電源。獲得的鍍層是由細(xì)密的純鋅晶粒所組成。一般電鍍鋅層上鋅量也可達(dá)750gm2當(dāng)鍍鋅鋼絲呈螺旋狀環(huán)繞糾纏在直徑為鋼絲直徑5倍或10倍的芯桿上時(shí)，鋅層不應(yīng)脫落或開(kāi)裂。對(duì)鍍鋅層的耐侵蝕能力，也應(yīng)做相應(yīng)的檢修。

為確保鋼絲繩的質(zhì)量，鋼絲鍍鋅層外表應(yīng)平滑、完整、平均和牢固。熱鍍鋅會(huì)降低鋼絲的力學(xué)機(jī)能，要求強(qiáng)度高及耐侵蝕性高的鍍鋅鋼絲繩，多采用電鍍鋅鋼絲捻制。熱鍍鋅是靠物理的熱擴(kuò)散作用形成鍍層，首先形成鐵一鋅化合物，接踵在鐵一鋅化合物外表天生純鋅層。鍍鋅鋼絲繩的鍍鋅有兩種方法—多線連續(xù)熱鍍和電鍍。

鍍鋅鋼絲繩的單絲，規(guī)定有鋅層重量、硫酸銅試驗(yàn)次數(shù)與時(shí)間，并注明執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)。如：GB/T8918—1996中，對(duì)直徑>0.55～0.6mm的鍍鋅單絲按表3規(guī)定，且分別按GB2973—91和GB2972—91，GB2973—91試驗(yàn)方法進(jìn)行。而日本標(biāo)準(zhǔn)JISG3525中僅規(guī)定鋅層重量，對(duì)于直徑0.5～0.8mm鋅絲按表4所列要求，且按JISH0401試驗(yàn)方法。

物理性能檢驗(yàn)

(1)力學(xué)指標(biāo)?、倏偤掀茢嗔Γ褐刚K的破斷拉力，分為三種：a.理論計(jì)算破斷拉力(Fr)：等于鋼絲繩的真正截面積gm與鋼絲公稱強(qiáng)度σ2的積：Fr=gmσ2；b.實(shí)測(cè)破斷拉力(Fe)：等于繩中全部單絲實(shí)測(cè)破斷力的總和：Fe=∑f;c.實(shí)際破斷拉力(Fw)：等于整根繩實(shí)際拉斷時(shí)的力。在各國(guó)標(biāo)準(zhǔn)中列出的為Fr，檢驗(yàn)時(shí)所得到的為Fe或Fw或兩者。這是一個(gè)重要的力學(xué)指標(biāo)?！、趩谓z抗拉強(qiáng)度：一般指公稱強(qiáng)度，是決定整繩實(shí)際力學(xué)特性的重要基礎(chǔ)之一。單絲的實(shí)測(cè)強(qiáng)度同公稱強(qiáng)度的差異，各國(guó)標(biāo)準(zhǔn)中都明確訂出，有嚴(yán)格控制。如德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)只允許一定的范圍正差，見(jiàn)“7.常用標(biāo)準(zhǔn)”(19)?！、蹎谓z扭轉(zhuǎn)、反復(fù)彎曲、纏繞或打結(jié)，均系塑性與韌性方面指標(biāo)。對(duì)保證整繩的力學(xué) 性能都有重要作用，一般標(biāo)準(zhǔn)都有規(guī)定。應(yīng)注意以上力學(xué)指標(biāo)，各國(guó)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的檢驗(yàn)項(xiàng)目不同，如我國(guó)與德國(guó)對(duì)單絲規(guī)定有：強(qiáng)度、扭轉(zhuǎn)、反復(fù)彎曲(打結(jié))；而日本標(biāo)準(zhǔn)則規(guī)定：強(qiáng)度、扭轉(zhuǎn)、纏繞。其次同樣尺寸和強(qiáng)度級(jí)別的單絲，光面與鍍鋅的力學(xué)指標(biāo)規(guī)定也有所不同，如中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)，見(jiàn)“7.常標(biāo)準(zhǔn)”(2)所列。

(2)檢驗(yàn)各力學(xué)指標(biāo)的檢驗(yàn)，均據(jù)各標(biāo)準(zhǔn)中列明的試驗(yàn)方法，見(jiàn)“7.常用標(biāo)準(zhǔn)”中所列。表5與表6分別為中國(guó)與德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)〔“7.常用標(biāo)準(zhǔn)”中(2)(19)〕中部分直徑范圍的單線扭轉(zhuǎn)、反復(fù)彎曲的規(guī)定。