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    业界新闻
    高速公路护栏螺栓机械镀Zn生产工艺
    作者:丁金城  毕玉遂  赵增典  卢  杰 ( 山东工程学院化学工程系 淄博 255012)
    高速公路护栏螺栓现行的后处理主要采用热浸 镀. 随着我国高速公路建设的飞速发展 ,其用量也 随之增大 ,人们不但对其质量提出了更高的要求 ,而 且对其外观也提出了较高的要求. 作者受某企业委 托 ,对高速公路护栏螺栓的表面采用机械镀 Zn 的 处理工艺 ,取得了良好的效果. 机械镀 Zn 是 Zn 粉在化学促进剂的作用下活 化 ,利用工件、玻璃微珠、滚桶之间相互撞击的机械 能 ,在金属工件表面沉积 Zn 层的镀涂方法 ,是近几 年从国外传入我国的一种新的金属表面涂饰方法. 机械镀 Zn 与热浸镀相比具有下列特点 : (1) 生产加 工数量大 ,每批可以数百公斤计. (2) 工件一次合格 率高 ,可达 99 %以上. (3) 加工时间短 ,Zn 层厚度在 (60 ±10)μm 范围内时 ,整个操作可平均在 45 min ~60 min 内完成一批. (4) 机械镀 Zn 得到的镀层为 合金层 ,耐腐蚀性能较热浸镀的 Zn 层为高. (5) 生 产成本低 ,主要从两方面得到体现 ,一方面能耗降 低 ,另一方面 Zn 的损失量减少[1 ] . 因此 ,相信在高 速公路护栏螺栓的生产中 ,其占的比重将越来越大. 1 机械镀 Zn 生产工艺 机械镀 Zn 生产工艺流程主要为 :工件除油除 锈(亦可分两步先除油后除锈) →水冲洗 →化学闪镀 铜 →水冲洗 →机械镀 Zn →水冲洗 →热水浸泡 →热 风吹干 →成品 →包装. 其中关键工序是除油除锈 ,化 学镀铜和机械镀 Zn. 111 除油除锈 除油除锈剂组成 (mass %) : HCl 酸 (工业品)   15 ,H2SO4 酸 (工业品)  2 ,非离子表面活性剂 (OP - 10)  0. 3 ,阴离子表面活性剂 (AES)  0. 1 ,缓蚀 剂(工业品)  0. 03 ,自来水  余量 ,使用温度  室 温 ,处理时间  10 min~20 min(根据工件表面洁净 程度而定) 工件在放有除油除锈剂容器中浸泡 ,并不断旋 转抖动 ,待工件表面无铁锈和油污后 ,取出用自来水 逆流冲洗 1 min. 工件表面主要为矿物防锈油 ,所以 选取乳化分散溶解能力好的复配型表面活性剂 ,另 外 ,表面活性剂还有明显的抑制酸雾的作用. 缓蚀剂 的作用是避免引起金属的过度腐蚀 ,减轻氢脆现象. 112 化学镀 Cu 化学镀 Cu 液组成 (mass %) : CuSO4 酸铜 (工业品)  12 ,NiSO4 镍(工业品)  4 ,硫酸(工业品)  适 量 ,还原剂(工业品)  适量 ,自来水  余量 ,使用温 度  室温 ,处理时间  6 min~10 min. 将除油除锈后的工件投入镀覆滚筒中 ,加入玻 璃微珠和适量水 ,转动 1~2 min (可根据具体情况 而定) ,去除干净工件表面附着的盐类及工序周转过 程中重新生成的浮锈 ,露出工件的金属表面 ,放掉污 水 ,投入化学镀 Cu 液 ,转动 5 min~8 min ,保证 Cu 层完全覆盖工件表面. 取出工件 ,用自来水逆流冲洗 1 min ,保证工件表面洁净. 在进行化学镀 Cu 时 ,加 入 H2SO4 是为了保证工作液为酸性 ,这样工件表面 才能光亮. 113 机械镀 Zn 化学促进剂组成(mass %) :活化剂(自制)  25 , 平整剂(工业品)  66 ,光亮剂 (工业品)  9 ,使用温 度  室温 ,处理时间  30 min~35 min. 化学镀 Cu 后的工件重新投入另一专用镀覆滚 筒中 ,放入玻璃微珠和适量水 ,根据预定的镀 Zn 层 厚度加入化学促进剂和 Zn 粉 ,转动 25 min~30 min ,随时取出工件观察和测量 ,以保证工件表面均 匀 ,Zn 层达到要求厚度时 ,停止加料 ,磨光 5 min~ 10 min ,出料 ,用水冲洗干净 ,然后用热水浸泡 2 min ~3 min ,取出用热风吹干. 要使镀覆滚筒的转速适 宜 ,最好工件要贴在镀覆滚筒的壁上翻滚 ,防止工件 粘附在滚桶壁 ,得不到均匀碰撞 ,以致镀层不均匀 ; 同时防止工件从高空跌落 ,损伤已镀好的镀层或工 件. 化学促进剂和 Zn 粉的加入要均匀 ,以避免在工 件表面出现“积瘤”. 活化剂的作用是使 Zn 粉活化 , 转化为淤泥般蓬松的活化体 ,易于镀涂到金属表面 ; 平整剂是使镀层尽量均匀 ,分散 ;光亮剂可使镀层光 亮平滑. 2 化学促进剂和 Zn 粉用量 在机械镀 Zn 中主要用到 2 种原料 ,一种是 Zn 粉 ,另外一种是化学促进剂. 对于高速公路护栏螺栓 来讲 ,其要求厚度为 (60 ±10)μm ,通过计算工件的 表面积 ,然后在实际操作中进行校正 ,经过反复实 验 ,最终确定了它们在每百公斤工件上的用量[2 ] , 控制如表 1 所示 ,这样做到成本最低. 由于高速公路 护栏螺栓对厚度均匀性要求并不严格 ,化学促进剂 和 Zn 粉的加入量允许有误差. 3 性能测定方法 311 腐蚀性能测定 硫酸铜法 :配制10 mass %CuSO4溶液 ,把工件 Table 1 Chemical promoter and zinc powder consumption per hundred kilogram workpiece 螺帽 螺杆 垫片 化学促进剂 ,g 1700 1500 2100 Zn 粉 ,g 2500 2000 3100 放入溶液中浸泡 1 min ,取出 ,用毛刷沾水把工件表 面刷干净 ,再浸入硫酸铜溶液中 1 min ,重复共 5 次 , 以不露金属本色为合格. 硫酸法 :配制 17 mass %硫酸溶液 ,把工件放入 溶液中浸泡 15 min ,观察 ,以不露金属本色为合格. 312 附着力性能测定 将被镀工件弯曲 15 度镀层不脱落为合格. 4 机械镀 Zn 设备 机械镀 Zn 设备主要有镀覆滚筒、玻璃微珠分 离装置和后处理装置 (工件干燥装置) . 镀覆滚筒为 八角棱台滚筒 ,内桶棱台处有 2 cm 高的挡板 ,容积 可大可小 ,由电机驱动 ,可以调节转速 ,镀覆滚筒可 倾斜成不同角度. 5 两种工艺比较 采用机械镀 Zn 法生产的高速公路护栏螺栓 ,可 根据客户所需镀层厚度随时调整 Zn 粉和促进剂的用 量 ,据生产中实际测算损失量为 0. 1 %~0. 3 % ,而热 浸镀 Zn 的损失量则为 12 %~15 %(主要转化为氧化 Zn) ;机械镀 Zn 室温操作 ,在冬季 - 10 ℃也不受影响 , 从能耗角度看远低于热浸镀;另外生产效率、抗腐蚀 性能也远远高于热浸镀和电镀 ,已能达到工件技术要 求. 机械镀 Zn 产品表面粗糙程度小于热浸镀工件表 面 ,较为平滑 ,为柔和的银白色 ,其外观质量明显提 高 ,具有较好的装饰性;机械镀 Zn 属于非光泽性镀 层 ,达不到电镀 Zn 类似镀铬的镜面光泽 ,其产品久放 后也与热浸镀产品一样 ,表面变暗;机械镀 Zn 产品没 有退火软化现象 ;机械镀 Zn 产品后处理优于热浸镀 , 垫片在热浸镀时易粘在一起 ,分开后如无镀层需补 镀 ,螺杆易糊螺纹 ,需攻丝处理 ,而机械镀 Zn 则无此 问题;另外机械镀 Zn 生产效率、劳动强度等远远优于 热浸镀;机械镀 Zn 选用原料无毒 ,废水经简单沉降后 可直接排放或循环使用. 参考文献 : 〔1〕Weiner M. Metal Finishing , 1993(3) :13 〔2〕Herb Geduld. Zinc Plating. London : Finishing Publications L TD. 1988. 207
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