機械鍍鋅工藝中常見問題及處理方法

1、機械鍍的定義

機械鍍鋅：在鋅粉及分散劑、促進劑、液體介質(zhì)等化學(xué)物質(zhì)存在的條件下，利用沖擊介質(zhì)（如玻璃珠）沖擊碰撞鋼鐵制件表面而在制件表面形成鍍鋅層的表面處理工藝。

2、機械鍍的適用范圍

工件能否用機械鍍鋅進行表面處理要視其尺寸和形狀而定。一般長度小于300mm，質(zhì)量小于0.5Kg的工件適合于機械鍍鋅。再大些的工件雖然也可以加工，但會因裝載量少而影響生產(chǎn)成本。帶盲孔和深凹槽的工件不適合機械鍍。 可以進行機械鍍的金屬基體有許多，包括碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合金高強度鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、可鍛鑄鐵、灰鑄鐵；粉末冶金件、黃銅鑄件、青銅鑄件、燒結(jié)銅件以及粉末冶金的鐵氧體。

3、分級、分類

3.1 機械鍍鋅層分級機械鍍鋅按其鍍鋅層的厚度分成如表1所示的幾個等級。

表1 機械鍍鋅層等級及其代號等級 代號 鍍鋅層的最小厚度，μm 110 Fe/Zn110M 107 80 Fe/Zn80M 81 70 Fe/Zn70M 69 65 Fe/Zn65M 66 55 Fe/Zn55M 53 50 Fe/Zn50M 50 40 Fe/Zn40M 40 25 Fe/Zn25M 25 12 Fe/Zn12M 12 8 Fe/Zn8M 8 5 Fe/Zn5M 5 注：代號的表示方法為：Fe-基體為鋼鐵，Zn-鍍層為鋅，數(shù)字-等級，M-機械鍍。例如：Fe/Zn50M表示鋼鐵基體上鍍層等級為50的機械鍍鋅層。

3.2 機械鍍鋅層等級的選擇

在相同的腐蝕環(huán)境下，機械鍍鋅層的耐腐蝕壽命與其厚度成正比，但增加鍍層厚度的同時也增加了制件的幾何尺寸。對于有配合要求的制件如緊固件等，應(yīng)在考慮使用壽命的同時考慮配合要求。另外，增加鍍層厚度也會使生產(chǎn)成本增加。所以應(yīng)綜合考慮以上因素，選擇合適的機械鍍鋅層等級。

表2給出了不同類型的大氣環(huán)境下鍍鋅層的腐蝕速率，供選擇等級時參考。需要說明的是，雖然表2是在廣泛實驗的基礎(chǔ)上得出的數(shù)據(jù)，但是因不同地區(qū)的腐蝕環(huán)境即使在相同類型的大氣條件下也會有很大差異，所以在某個地區(qū)測得的數(shù)據(jù)與與這些平均數(shù)據(jù)可能會有較大的偏差。

表2 不同大氣類型下鍍鋅層的腐蝕速率大氣類型 平均腐蝕速率(μm/年) 工業(yè)大氣 5.6 城市非工業(yè)大氣或海洋大氣 1.5 郊區(qū)大氣 1.3 農(nóng)村大氣 0.8 室內(nèi) ＜0.5

3.3 機械鍍鋅層分類

根據(jù)機械鍍鋅后是否需要進行鉻酸鹽鈍化處理而將機械鍍鋅層分為以下兩種類型：類型Ⅰ：機械鍍鋅后不進行鉻酸鹽鈍化處理；類型Ⅱ：機械鍍鋅后進行鉻酸鹽鈍化處理。

3.4 機械鍍鋅層類型的選擇

類型Ⅰ

1）如果制件在使用過程中，表面形成的白色腐蝕產(chǎn)物并無害處或可以被接受，在這種情況下使用類型Ⅰ可降低生產(chǎn)成本。

2）制件的使用環(huán)境高于70℃時，鉻酸鹽鈍化膜的耐蝕效果要大大降低，若從經(jīng)濟上考慮，選擇類型Ⅰ即可。類型Ⅰ鍍鋅層可在高達120℃的溫度下使用。

類型Ⅱ

1）類型Ⅱ鍍鋅層表面的鉻酸鹽鈍化膜可延緩白色腐蝕產(chǎn)物和紅銹的出現(xiàn)；

2）類型Ⅱ可以是彩虹色、青銅色、橄欖綠色、黃褐色、棕色或黑色，可以根據(jù)需方要求選擇上述顏色中的任意一種顏色的鍍鋅層。

4、機械鍍鋅技術(shù)要求

4.1 工藝過程

4.1.1 消除應(yīng)力

抗拉強度σb≥1000MPa的鋼鐵制件，以及由于機械加工、研磨、校直、冷加工成型等而產(chǎn)生拉應(yīng)力的鋼鐵制件，都應(yīng)進行消除應(yīng)力的熱處理。熱處理工藝條件為：190℃±15℃，≥3h。經(jīng)消除應(yīng)力熱處理后，制件的硬度不得低于所要求的硬度最低值。

4.1.2 除油祛銹

采用機械、化學(xué)或電化學(xué)方法除制件表面的油污、氧化皮或銹跡。對于高強度制件，通常采用電解堿性除油或陽極堿性除油。采用酸浸蝕時加入適當?shù)木徫g劑，以減小產(chǎn)升氫脆的可能性。

4.1.3 預(yù)鍍

預(yù)鍍處理通常是采用化學(xué)浸銅的方法使制件表面預(yù)鍍上一層較薄的銅層，銅層的厚度不作要求，也可不進行預(yù)鍍處理。是否進行預(yù)鍍處理，由供需雙方協(xié)商決定。

4.1.4 機械鍍鋅

除制件外，鍍鋅滾桶內(nèi)至少應(yīng)包括以下物質(zhì)： a）鋅粉 用于形成鍍鋅層的主要成分； b）沖擊介質(zhì) 通常采用玻璃珠或其他在機械鍍鋅工序中與所采用的化學(xué)物質(zhì)基本不起化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)。沖擊介質(zhì)主要作用是隨著滾筒的旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生機械沖擊力，將鋅粉碰撞沉積于制件表面； c）促進劑 主要作用是促進鋅粉均勻地沉積在制件表面； d）液體介質(zhì) 通常采用水。

4.1.5 分離

4.1.6 漂洗

4.1.7 干燥

4.1.8 鉻酸鹽鈍化處理

對類型Ⅱ鍍鋅層，應(yīng)在含六價鉻離子的鈍化液中進行鈍化處理。

4.1.9 涂覆蠟、清漆或其它有機涂層

在機械鍍鋅層上涂覆蠟、清漆或其它有機涂層可以改善潤滑性能或提高耐蝕性。

4.1.10 清除氫脆處理

雖然高強度鋼在機械鍍鋅過程中是不產(chǎn)生氫脆的，但在除油去銹，特別是在酸浸蝕法去銹過程中，仍有產(chǎn)生氫脆的可能。所以這類制件在經(jīng)過機械鍍鋅之后，承受載荷之前，應(yīng)在室溫下至少放置48小時，或由供需雙方協(xié)商采用適當?shù)姆绞较龤浯唷?/SPAN>

4.2 外觀

4.2.1 鍍鋅層應(yīng)覆蓋所有的有效面積，包括螺紋的齒根、齒尖和邊角。

4.2.2 鍍層外觀應(yīng)色澤均勻，呈非光亮或半光亮狀態(tài)。注：機械鍍的特點決定了機械鍍鋅層不如電鍍鋅層光滑和光亮

4.2.3 鍍層無起皮、無夾雜、無結(jié)瘤、無氣孔及其它影響外觀和性能的缺陷。

4.2.4 由制件基體表面的砂眼、夾雜等缺陷而造成的鍍鋅層外觀缺陷和表層因漂洗干燥引起的污跡，顏色和光澤的不均勻，不應(yīng)視為鍍鋅外觀不合格。

4.3 厚度

4.3.1 除4.3.2所述區(qū)域外，有效表面上任意一點的鍍鋅層厚度應(yīng)達到表1的要求。

4.3.2 機械鍍鋅的特點決定了其鍍層厚度存在不均勻性，在制件的邊角、刃口、內(nèi)孔和凹槽等區(qū)域，鍍層厚度較薄，這些區(qū)域的鍍鋅層厚度允許低于表1的要求，或由供需雙方協(xié)商確定這些區(qū)域的最小厚度要求。

4.4 附著強度

4.4.1 機械鍍鋅層與基體應(yīng)結(jié)合良好，并能承受制件在規(guī)范條件下的操作。

4.4.2 經(jīng)6.3中所述試驗后合格。

4.5 耐蝕性

4.5.1 不同等級和類型的機械鍍鋅層經(jīng)8.4所述的中性鹽霧試驗后，應(yīng)達到表3規(guī)定的試驗時間要求。 表3 機械鍍鋅層經(jīng)中性鹽霧試驗后出現(xiàn)白色腐蝕產(chǎn)物和紅銹的最低時間要求出現(xiàn)白色腐蝕產(chǎn)物的時間，h 等級 55～110 50 40 25 12 8 5 類型Ⅰ 無要求類型Ⅱ 72 出現(xiàn)紅銹的時間，h 等級 55～110 50 40 25 12 8 5 類型Ⅰ ≥300 300 250 192 96 56 36 類型Ⅱ ≥300 300 250 192 96 72 72

4.5.2 對于類型Ⅱ的鍍層耐蝕實驗試驗不僅要求達到出現(xiàn)白色腐蝕產(chǎn)物的時間要求，而且同時也要求達到出現(xiàn)紅銹的時間要求。

4.6 氫脆高強度鋼制件經(jīng)機械鍍鋅后，應(yīng)達到需方指定的氫脆試驗要求。

5、 抽樣

5.1 抽樣應(yīng)按GB/T 12609規(guī)定的方法進行。

5.2 如果被鍍制件因尺寸、形狀或其他原因不適合或不能作為樣品進行技術(shù)要求的有關(guān)實驗時，允許采用試樣代替實際的制件作為樣品，但是所采用的試樣應(yīng)滿足以下條件：

a）試樣應(yīng)采用與所代表的制件相同的材料制成，并具有相同的冶金學(xué)狀態(tài)；

b）試樣應(yīng)與制件同時進行完全相同的所有工藝步驟；

c）試樣的尺寸、形狀及數(shù)量由供需雙方協(xié)商決定。

6、檢驗方法

6.1 外觀在自然散射光下，用肉眼觀察。

6.2 厚度檢測

a）顯微鏡法 按照GB/T 6462和GB/T 12334的規(guī)定進行檢驗。顯微鏡檢驗法是機械鍍鋅層厚度的仲裁方法。

b）磁性測厚法及其他方法 按照GB/T 4956中磁性測厚的規(guī)定進行檢驗，也可以按照GB/T 6463規(guī)定采用其它誤差小于10％的方法進行檢驗。注：類型Ⅱ鍍層的厚度測量應(yīng)在鉻酸鹽鈍化完成后進行，測量厚度之前，應(yīng)將鈍化膜從測量面上去除，可采用非常軟的磨料（如膏劑氧化鋁或氧化鎂），用手輕磨去除鈍化層。

6.3 附著強度按照GB/T 5270的規(guī)定進行檢驗。

6.4 耐蝕性檢驗 按照GB/T 10125的規(guī)定進行中性鹽霧試驗。類型Ⅱ鍍鋅層在進行中性鹽霧試驗之前，應(yīng)在室溫下老化24h。涂覆蠟、清漆或其它有機涂料的制件不能作為腐蝕試驗的樣品。

6.5 氫脆試驗按供需雙方事先商定的試驗方法進行。