普通钢材表面管理工艺规范流程.doc

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1、/常用钢材表面处理工艺流程 （1） 钢铁件电镀锌工艺流程 酸性镀锌 除油 除锈 纯化 干燥 碱性镀锌 （2） 钢铁件常温发黑工艺流程 浸脱水防锈油 烘干 除油除锈常温发黑 浸肥皂液 浸锭子油或机油 浸封闭剂 （3） 钢铁件磷化工艺流程 除油除锈表调磷化涂装 （4） ABS/PC 塑料电镀工艺流程 除油 亲水 预粗化（PC50%） 粗化 中和 整面 活化 解胶 化 学沉镍 镀焦铜 镀酸铜 镀半亮镍 镀高硫镍 镀亮镍 镀封 镀铬 （5） PCB 电镀工艺流程 除油 粗化 预浸 活化 解胶 化学沉铜 镀铜 酸性除油 微蚀 镀低应力镍 镀亮镍 镀金 干燥 （6） 钢铁件多层电镀工艺流程 除油 除锈 镀

2、氰化铜 镀酸铜 镀半亮镍 镀高硫镍 镀亮镍 镍封 镀铬 （7） 钢铁件前处理（打磨件、非打磨件）工艺流程 1、打磨件 除蜡 热浸除油 电解除油 酸蚀 非它电镀 2、非打磨件 热浸除油 电解除油 酸蚀 其它电镀 （8） 锌合金件镀前处理工艺流程 除蜡 热浸除油 电解除油 酸蚀 镀碱铜 镀酸铜或焦磷酸铜 其它电镀 （9） 铝及其合金镀前处理工艺流程 除蜡热浸除油电解除油酸蚀除垢化学沉锌 浸酸 二次沉新 镀碱铜或镍 其它电镀 /除蜡除蜡热浸除油热浸除油电解除油电解除油酸蚀除垢酸蚀除垢铝铬化铝铬化 干燥干燥 喷沫或喷粉喷沫或喷粉 烘干或粗化烘干或粗化 成品成品 除蜡除蜡热浸除油热浸除油电解除油电解除油

3、酸蚀除垢酸蚀除垢阳极氧化阳极氧化 染染色色 封闭封闭 干燥干燥 成品成品 （10） 铁件镀铬工艺流程：铁件镀铬工艺流程： 除蜡除蜡 热浸除油热浸除油 阴极阴极 阳极阳极 电解除油电解除油 弱弱酸浸蚀酸浸蚀 预镀碱铜预镀碱铜 酸性光亮铜（选择）酸性光亮铜（选择） 光亮镍光亮镍 镀铬或其它镀铬或其它 除蜡除蜡 热浸除油热浸除油 阴极阴极 阳极阳极 电解除油电解除油 弱弱酸浸蚀酸浸蚀 半光亮镍半光亮镍 高硫镍高硫镍 光亮镍光亮镍 镍封（选镍封（选择）择） 镀铬镀铬 （11） 锌合金镀铬工艺流程锌合金镀铬工艺流程 除蜡除蜡 热浸除油热浸除油 阴极电解除油阴极电解除油 浸酸浸酸 碱性光碱性光亮铜亮铜 焦

4、磷酸铜（选择性）焦磷酸铜（选择性） 酸性光亮铜（选择性）酸性光亮铜（选择性） 光亮镍光亮镍 镀铬镀铬 （12） 电叻架及染色工艺流程电叻架及染色工艺流程 前处理或电镀前处理或电镀 纯水洗（纯水洗（2-3 次）次） 预浸预浸 电叻架电叻架 回收回收 纯水洗（纯水洗（2-3 次）次） 烘干烘干 成品成品 电镀锌的技术很多，提供一些专利技术的给你看看。电镀锌的技术很多，提供一些专利技术的给你看看。 /一种电镀锌钢板及钢板镀锌工艺，电镀锌钢板包括钢板及一种电镀锌钢板及钢板镀锌工艺，电镀锌钢板包括钢板及其上的电镀锌层，该电镀锌层含有其上的电镀锌层，该电镀锌层含有 15-8000ppm 的锡。钢的锡。钢板

5、镀锌工艺包括按常规技术对钢板进行脱脂处理、酸洗处板镀锌工艺包括按常规技术对钢板进行脱脂处理、酸洗处理以及在处理后的钢板表面电镀锌，其特点是，在电镀溶理以及在处理后的钢板表面电镀锌，其特点是，在电镀溶液中添加有液中添加有 1-500ppm 的的 Sn2+。本发明的电镀锌钢板由于。本发明的电镀锌钢板由于在电镀锌层中含有在电镀锌层中含有 15-8000ppm 的锡，大大提高了镀锌层的锡，大大提高了镀锌层的硬度，其硬度相当于现有技术电镀锌钢板的镀锌层硬度的硬度，其硬度相当于现有技术电镀锌钢板的镀锌层硬度的的 2 倍或更高。本发明的钢板镀锌工艺由于在镀液中添加倍或更高。本发明的钢板镀锌工艺由于在镀液中添

6、加了微量的了微量的 Sn2+，有效的改变了电镀锌层的组织结构，使电，有效的改变了电镀锌层的组织结构，使电镀锌层中含有镀锌层中含有 15-8000ppm 的锡，获得具有高镀层硬度的的锡，获得具有高镀层硬度的电镀锌钢板。电镀锌钢板。 希望对你有用希望对你有用 镀锌防腐工艺镀锌防腐工艺 近年来，随着工业的发展，环境污染不断加剧，钢铁材料近年来，随着工业的发展，环境污染不断加剧，钢铁材料的腐蚀问题越来越严重，因而材料的保护逐渐受到重视。的腐蚀问题越来越严重，因而材料的保护逐渐受到重视。据统计，世界上每年因腐蚀而报废的金属材料量大约为金据统计，世界上每年因腐蚀而报废的金属材料量大约为金属年产量的属年产量

7、的 12，即使腐蚀报废的金属材料可以回收，即使腐蚀报废的金属材料可以回收23，每年还是有相当于年产量，每年还是有相当于年产量 10的金属损失掉。更何的金属损失掉。更何况腐蚀损失的价值不能仅仅以所损失的金属的质量来计算，况腐蚀损失的价值不能仅仅以所损失的金属的质量来计算，应包含冶炼金属时所消耗的能源。所以被腐蚀报废的金属应包含冶炼金属时所消耗的能源。所以被腐蚀报废的金属材料的制造价值往往比金属本身价值高得多。因此，为了材料的制造价值往往比金属本身价值高得多。因此，为了节约钢铁材料并保证生产的正常运行，解决好钢铁材料的节约钢铁材料并保证生产的正常运行，解决好钢铁材料的防腐蚀问题，才符合我国可持续发

8、展的战略。防腐蚀问题，才符合我国可持续发展的战略。 /目前防治钢铁材料腐蚀的有效方法有两大类：一是金属的目前防治钢铁材料腐蚀的有效方法有两大类：一是金属的合金化；二是金属镀层防腐法。合金化；二是金属镀层防腐法。 金属合金化是将钢铁材料制成含有特定金属元素的不锈钢，金属合金化是将钢铁材料制成含有特定金属元素的不锈钢，以达到提高耐腐蚀性的目的。由于这些钢种的生产工艺复以达到提高耐腐蚀性的目的。由于这些钢种的生产工艺复杂，价格昂贵，所以它的普及性受到限制。杂，价格昂贵，所以它的普及性受到限制。 采用金属锌镀层防腐方法主要有热镀法、电镀法、渗镀法、采用金属锌镀层防腐方法主要有热镀法、电镀法、渗镀法、热

9、喷涂法，以及近年发展起来的机械镀等。渗镀法生产周热喷涂法，以及近年发展起来的机械镀等。渗镀法生产周期长、表面质量低、容易造成漏镀；热喷涂法的孔隙率较期长、表面质量低、容易造成漏镀；热喷涂法的孔隙率较高并且锌的利用率较低。因而主要以热镀法、电镀法和机高并且锌的利用率较低。因而主要以热镀法、电镀法和机械镀法为例简要概述了镀锌防腐工艺的发展现状。械镀法为例简要概述了镀锌防腐工艺的发展现状。 热镀法、电镀法和机械镀法所用的阳极材料大部分是锌，热镀法、电镀法和机械镀法所用的阳极材料大部分是锌，因为锌的标准电极电位较低，铁基上的镀锌层在一般的腐因为锌的标准电极电位较低，铁基上的镀锌层在一般的腐蚀介质中为阳

10、极镀层，对基体起到电化学保护作用，而且蚀介质中为阳极镀层，对基体起到电化学保护作用，而且锌在腐蚀环境中能在表面形成耐腐蚀性良好的薄膜，不仅锌在腐蚀环境中能在表面形成耐腐蚀性良好的薄膜，不仅保护了锌层本身，还保护了钢铁基体，并且锌镀层无毒、保护了锌层本身，还保护了钢铁基体，并且锌镀层无毒、廉价、防护性能优良，因此镀锌在防腐中占有重要的地位。廉价、防护性能优良，因此镀锌在防腐中占有重要的地位。1 热浸镀锌热浸镀锌 /热浸镀锌是由古老的热浸镀锡发展而来的一种应用最广泛热浸镀锌是由古老的热浸镀锡发展而来的一种应用最广泛和最有效的金属防锈方法，自应用于工业生产以来已有近和最有效的金属防锈方法，自应用于工

11、业生产以来已有近170 年的发展历史，是一种防止钢铁大气腐蚀的有效方法。年的发展历史，是一种防止钢铁大气腐蚀的有效方法。由于热镀锌产品具有良好的耐蚀能力、美好的外观、有利由于热镀锌产品具有良好的耐蚀能力、美好的外观、有利于后续加工、可降低成本和减少环境污染等优点，因而深于后续加工、可降低成本和减少环境污染等优点，因而深受广大用户的欢迎。受广大用户的欢迎。 热浸镀锌是将被镀金属热浸镀锌是将被镀金属(基体基体)材料经预处理后，浸入液态金材料经预处理后，浸入液态金属锌中，从而在金属表面镀覆上一层薄薄的具有防护性的属锌中，从而在金属表面镀覆上一层薄薄的具有防护性的锌镀层，以达到提高材料抗腐蚀能力、改善

12、材料性能的一锌镀层，以达到提高材料抗腐蚀能力、改善材料性能的一种工艺方法。此工艺特点是基体金属与镀层金属间形成冶种工艺方法。此工艺特点是基体金属与镀层金属间形成冶金结合的合金层。被镀金属一般为普碳钢、合金钢和铸铁。金结合的合金层。被镀金属一般为普碳钢、合金钢和铸铁。此外，用于热镀的低熔点金属还有铝、铅、锡等有色金属此外，用于热镀的低熔点金属还有铝、铅、锡等有色金属及其合金。及其合金。 1.1 基本机理基本机理 一般认为，热浸镀锌镀层是按下列步骤形成的：首先，固一般认为，热浸镀锌镀层是按下列步骤形成的：首先，固体铁溶解在熔融锌中；其次，铁和锌形成铁一锌化合物；体铁溶解在熔融锌中；其次，铁和锌形成

13、铁一锌化合物；最后，在铁一锌合金层表面生成纯锌层。最后，在铁一锌合金层表面生成纯锌层。 /该过程中的物理化学反应可以分为以下几个阶段：该过程中的物理化学反应可以分为以下几个阶段：锌原锌原子通过钢铁表面扩散到钢铁材料的亚表面，形成锌铁固溶子通过钢铁表面扩散到钢铁材料的亚表面，形成锌铁固溶体；体；以此固溶体为界，铁原子和锌原子进行反方向的扩以此固溶体为界，铁原子和锌原子进行反方向的扩散，锌原子继续向钢铁内表面扩散，使固溶体层增厚，同散，锌原子继续向钢铁内表面扩散，使固溶体层增厚，同时固溶体中的铁原子溶解于工件表面吸附在熔锌中，铁和时固溶体中的铁原子溶解于工件表面吸附在熔锌中，铁和锌生成锌生成 Fe

14、-Zn 合金层；合金层；当工件从锌锅中提出时，锅中的当工件从锌锅中提出时，锅中的纯锌熔融体粘附在纯锌熔融体粘附在 Fe-Zn 合金层表面，冷却后形成纯锌结合金层表面，冷却后形成纯锌结晶层。晶层。 1.2 工艺流程及镀层特性工艺流程及镀层特性 1.2.1 工艺流程工艺流程 目前的热镀锌生产工艺流程如下：预镀件一脱脂一水洗一目前的热镀锌生产工艺流程如下：预镀件一脱脂一水洗一酸洗一水洗一挤干一涂水溶剂一烘干一镀锌一冷却一矫直酸洗一水洗一挤干一涂水溶剂一烘干一镀锌一冷却一矫直一涂油一打包。一涂油一打包。 1.2.2 镀层特性镀层特性 由由 ZnFe 状态图可以看出，当镀锌温度在状态图可以看出，当镀锌温

15、度在 450670范范围内时，所产生的相层，由铁开始其顺序为：围内时，所产生的相层，由铁开始其顺序为：a 固溶体，固溶体，a+r 的共晶混合物，的共晶混合物，r 相，相，r+1 的包晶混合物，的包晶混合物，1 相，相，1 相相+ 相的包晶混合物，相的包晶混合物， 相和相和 相。相。 在热镀锌生产过程中，实际获得的镀层不一定完全含有上在热镀锌生产过程中，实际获得的镀层不一定完全含有上述述 8 种相层。研究结果表明，当镀件种相层。研究结果表明，当镀件 /在锌液中浸没时间很短时，根本不会形成在锌液中浸没时间很短时，根本不会形成 a 固溶体，而固溶体，而 a+r共晶、共晶、r+1 包晶和包晶和 1+

16、包晶分别在包晶分别在 623、672和和530时才能形成。所以，镀锌温度在时才能形成。所以，镀锌温度在 450470范围时，范围时，不会形成上述不会形成上述 4 种相层，只可能形成种相层，只可能形成 r 相、相、1 相、相、 相相及及 相等相等 4 种相层。当浸锌时间极短，如种相层。当浸锌时间极短，如 5s 左右时，左右时，r 相相也不会形成，也不会形成， 相几乎由纯锌组成，所以此相又被称为纯相几乎由纯锌组成，所以此相又被称为纯锌层。此时，铁锌合金层中就只存在锌层。此时，铁锌合金层中就只存在 1 相和相和 相。相。 2 电镀锌电镀锌 以电化学方法使金属离子还原为金属的过程称为金属电沉以电化学方

17、法使金属离子还原为金属的过程称为金属电沉积。如果在电沉积过程中，能在金属和非金属制品表面形积。如果在电沉积过程中，能在金属和非金属制品表面形成符合要求的平滑致密的金属覆盖层，则称为电镀。成符合要求的平滑致密的金属覆盖层，则称为电镀。 2.1 锌的电沉积原理锌的电沉积原理 锌的电沉积是指在直流电流作用下，电解液中的锌离子还锌的电沉积是指在直流电流作用下，电解液中的锌离子还原并沉积在工件表面上形成锌镀层的过程。电镀时，溶液原并沉积在工件表面上形成锌镀层的过程。电镀时，溶液中的锌离子在阴极还原形成镀层，同时，阳极进行氧化反中的锌离子在阴极还原形成镀层，同时，阳极进行氧化反应，金属锌变成锌离子。镀层金

18、属从离子态到结晶态需经应，金属锌变成锌离子。镀层金属从离子态到结晶态需经过以下几个步骤。过以下几个步骤。 (1)离子液相传质离子液相传质 锌离子在阴极还原时消耗的是阴极附近的离子，溶液中的锌离子在阴极还原时消耗的是阴极附近的离子，溶液中的锌离子通过电迁移、扩散和对流等形式进行补充，以保持锌离子通过电迁移、扩散和对流等形式进行补充，以保持溶液中锌离子的均衡。溶液中锌离子的均衡。 (2)界面转化界面转化 /在还原前，迁移到电极溶液界面双电层处的锌离子在还在还原前，迁移到电极溶液界面双电层处的锌离子在还原反应前首先发生均相前置反应，如单位溶液中金属离子原反应前首先发生均相前置反应，如单位溶液中金属离

19、子水化程度的降低和重排，铬盐溶液中铬离子的配体发生交水化程度的降低和重排，铬盐溶液中铬离子的配体发生交换或配位数下降。换或配位数下降。 (3)电荷转移电荷转移 这是金属离子得到电子的还原过程，但电荷转移不是一步这是金属离子得到电子的还原过程，但电荷转移不是一步完成的，必须经过中间活性离子状态。这种活性离子通常完成的，必须经过中间活性离子状态。这种活性离子通常被称为吸附原子，是保留着部分水化分子和部分电荷的粒被称为吸附原子，是保留着部分水化分子和部分电荷的粒子。随后吸附原子失去剩余的水化分子并进入金属晶格，子。随后吸附原子失去剩余的水化分子并进入金属晶格，完成电荷转移的全过程。完成电荷转移的全过

20、程。 (4)形成晶体形成晶体 吸附原子通过表面扩散到达生长点进入晶格生长，或通过吸附原子通过表面扩散到达生长点进入晶格生长，或通过吸附原子形成晶核长大成晶体。吸附原子形成晶核长大成晶体。 2.2 工艺流程工艺流程 电镀锌的基本工艺流程如下：预镀件一除油一侵蚀一抛光电镀锌的基本工艺流程如下：预镀件一除油一侵蚀一抛光一镀锌一除氢一钝化染色。一镀锌一除氢一钝化染色。 2.3 工艺特点工艺特点 电镀锌可以形成均匀、致密的镀锌层，镀层的质量均匀性电镀锌可以形成均匀、致密的镀锌层，镀层的质量均匀性比热镀锌好，但镀层没有热镀锌镀层厚，所以耐比热镀锌好，但镀层没有热镀锌镀层厚，所以耐/蚀性也不如热镀锌制品。蚀

21、性也不如热镀锌制品。 尽管电镀锌应用广泛，特别是常规零部件的电镀锌防腐，尽管电镀锌应用广泛，特别是常规零部件的电镀锌防腐，但是电镀锌的局限性也显而易见。首先是但是电镀锌的局限性也显而易见。首先是“三废三废”的处理的处理问题。由于电镀过程会产生大量的废水、废气和废渣，其问题。由于电镀过程会产生大量的废水、废气和废渣，其中含有重金属铬、氢氰根等剧毒物质，会对环境造成严重中含有重金属铬、氢氰根等剧毒物质，会对环境造成严重威胁。目前，对电镀企业，环保是一道很难逾越的关卡。威胁。目前，对电镀企业，环保是一道很难逾越的关卡。另外，氢脆问题也不可小视。工件在侵蚀、阴极电解除油另外，氢脆问题也不可小视。工件在

22、侵蚀、阴极电解除油和电解过程中都可能在镀层和基体金属的晶格中渗氢，而和电解过程中都可能在镀层和基体金属的晶格中渗氢，而氢的渗入往往将造成材料脆性增加，从而导致在某些条件氢的渗入往往将造成材料脆性增加，从而导致在某些条件下发生突然断裂。下发生突然断裂。 3 机械镀机械镀 /目前，电化学沉积和高温冶金反应是获得金属镀层最常用目前，电化学沉积和高温冶金反应是获得金属镀层最常用的方法。在电化学沉积方法中的电镀、电刷镀以及化学镀的方法。在电化学沉积方法中的电镀、电刷镀以及化学镀的过程中，欲镀金属发生了的过程中，欲镀金属发生了“固态一离子态一固态固态一离子态一固态”的变的变化。在高温冶金反应中的热浸镀、热

23、喷涂的过程中，欲镀化。在高温冶金反应中的热浸镀、热喷涂的过程中，欲镀金属发生了金属发生了“固态一液态一固态固态一液态一固态”的变化。欲镀金属因离的变化。欲镀金属因离子态或液态等中间态的转变，在生产过程中不可避免需额子态或液态等中间态的转变，在生产过程中不可避免需额外消耗能量，而且因为废液处理、排放和金属蒸气、金属外消耗能量，而且因为废液处理、排放和金属蒸气、金属沉渣会造成严重的环境污染。如果使欲镀金属在形层过程沉渣会造成严重的环境污染。如果使欲镀金属在形层过程中仅发生中仅发生“固态一固态固态一固态”的转移，不但可以大大降低能耗，的转移，不但可以大大降低能耗，而且可以缓解工艺本身对环境的压力。而

24、借助机械能形成而且可以缓解工艺本身对环境的压力。而借助机械能形成镀层的方法就可以使欲镀金属只发生固态转移，而且在工镀层的方法就可以使欲镀金属只发生固态转移，而且在工件表面形成致密的金属或合金镀层，这就是机械镀。件表面形成致密的金属或合金镀层，这就是机械镀。 机械镀于机械镀于 20 世纪世纪 50 年代初发明，于年代初发明，于 80 年代进入工业应用，年代进入工业应用，是一种比较实用的新型表面处理是一种比较实用的新型表面处理 /防腐技术，可在钢铁零件上形成防腐技术，可在钢铁零件上形成 Zn、Sn、Cu、ZnAl、SnZn、ZnSn 和和 ZnCo 等合金镀层，对钢铁基等合金镀层，对钢铁基体起到防

25、护作用，并且具有一定的装饰性。典型的机械镀体起到防护作用，并且具有一定的装饰性。典型的机械镀工艺是把经过镀前处理的零件放入转动的滚筒中，加入水工艺是把经过镀前处理的零件放入转动的滚筒中，加入水和冲击介质和冲击介质(玻璃丸玻璃丸)，转动滚筒形成一个具有碰撞和搓碾作，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金属微粉和活化用的流态环境。根据预定的镀层厚度加入金属微粉和活化剂，在化学药剂和机械碰撞的共同作用下使零件表面逐渐剂，在化学药剂和机械碰撞的共同作用下使零件表面逐渐形成镀层，镀层的形成过程为：聚集一吸附一沉积一形层。形成镀层，镀层的形成过程为：聚集一吸附一沉积一形层。

26、由于机械镀是在常温及常压下由于机械镀是在常温及常压下,利用物理、化学吸附沉积和利用物理、化学吸附沉积和机械碰撞使金属微粉在工件表面形成镀层，没有高温下的机械碰撞使金属微粉在工件表面形成镀层，没有高温下的化学冶金反应，也无外电场作用下的电解沉积效应，仅依化学冶金反应，也无外电场作用下的电解沉积效应，仅依靠运动介质以较低的冲击能量使金属粉末与工件表面靠运动介质以较低的冲击能量使金属粉末与工件表面“冷冷焊焊”在一起，镀层与工件表面之间没有发生合金化。镀层在一起，镀层与工件表面之间没有发生合金化。镀层的形成原理既不同于热浸镀，也不同于电镀，因此具有能的形成原理既不同于热浸镀，也不同于电镀，因此具有能耗

27、低、有色金属利用率高、原料无毒、镀后不出现氢脆及耗低、有色金属利用率高、原料无毒、镀后不出现氢脆及退火软化等现象、生产环境安全、生产过程无污染等特点，退火软化等现象、生产环境安全、生产过程无污染等特点，属于清洁式生产工艺。属于清洁式生产工艺。 3.1 镀层形成机理镀层形成机理 /国外研究者认为机械镀镀层的形层过程为：由比欲镀金属国外研究者认为机械镀镀层的形层过程为：由比欲镀金属更惰性的金属离子的还原沉积引导欲镀金属粉的沉积，随更惰性的金属离子的还原沉积引导欲镀金属粉的沉积，随后在冲剂介质的碰撞作用下后在冲剂介质的碰撞作用下“冷焊冷焊”到工件的表面上，使到工件的表面上，使已沉积的各种金属微粒挤压

28、变形进而形成镀层。国内研究已沉积的各种金属微粒挤压变形进而形成镀层。国内研究者认为机械镀是在常温和常压下利用化学、物理的吸附沉者认为机械镀是在常温和常压下利用化学、物理的吸附沉积和积和 机械碰撞使金属粉在工件表面上形成镀层，其形层过程经机械碰撞使金属粉在工件表面上形成镀层，其形层过程经过了金属粉在工件附近富集成小团，进而吸附和沉积于工过了金属粉在工件附近富集成小团，进而吸附和沉积于工件表面，在机械碰撞的作用下紧实变形后镶嵌成层，最终件表面，在机械碰撞的作用下紧实变形后镶嵌成层，最终形成整体性结构。其形层过程可简化为：富集一吸附沉积形成整体性结构。其形层过程可简化为：富集一吸附沉积一紧实变形一镶

29、嵌成层。近期的研究结果表明，组成镀层一紧实变形一镶嵌成层。近期的研究结果表明，组成镀层的金属微粉只发生了微粒单元的弹性、塑性变形，以及微的金属微粉只发生了微粒单元的弹性、塑性变形，以及微粒相互位置的重构，不发生结构的原子重组，以无结晶方粒相互位置的重构，不发生结构的原子重组，以无结晶方式形成金属镀层主体。式形成金属镀层主体。 3.2 工艺流程及镀层特性工艺流程及镀层特性 3.2.1 工艺流程工艺流程 /目前，在工业中成功进行批量运行的机械镀锌工艺的流程目前，在工业中成功进行批量运行的机械镀锌工艺的流程如图如图 1 所示。不同的工艺主要区别在建立基层和镀层增厚所示。不同的工艺主要区别在建立基层和

30、镀层增厚的方法上，大致可分为两种。的方法上，大致可分为两种。 (1)锡盐沉积工艺锡盐沉积工艺 锡盐沉积工艺为美国工艺在我国的转化工艺，其特点是：锡盐沉积工艺为美国工艺在我国的转化工艺，其特点是：工件镀前经硫酸铜处理形成预镀铜层，称为工件镀前经硫酸铜处理形成预镀铜层，称为“闪铜闪铜” 。随后。随后加入锡盐在铜层上沉积出一层锡层，在此基础上加入柠檬加入锡盐在铜层上沉积出一层锡层，在此基础上加入柠檬酸、柠檬酸氨、聚氧乙烯乙二醇等复合的保持性活化剂，酸、柠檬酸氨、聚氧乙烯乙二醇等复合的保持性活化剂，然后逐次加入锌粉和锡盐，逐渐形成镀层。然后逐次加入锌粉和锡盐，逐渐形成镀层。 (2)少锡盐沉积工艺少锡盐

31、沉积工艺 少锡盐沉积工艺特点是：无预镀铜处理，仅加入少量的无少锡盐沉积工艺特点是：无预镀铜处理，仅加入少量的无机酸调整镀液的机酸调整镀液的 pH 值。加入锌粉和少量的锡盐形成锌一锡值。加入锌粉和少量的锡盐形成锌一锡基层基层(12m)，再加入由几种表面活性剂合成的保持性活，再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锡盐化剂，形成稳定的沉积环境，随后交替加入锌粉和无锡盐复合沉积剂，逐次增加厚度。复合沉积剂，逐次增加厚度。 /以上两种工艺均可得到合格的机械镀锌产品，但镀层成分以上两种工艺均可得到合格的机械镀锌产品，但镀层成分和生产成本存在差异。通常，锡盐沉积工

32、艺镀层中的锡含和生产成本存在差异。通常，锡盐沉积工艺镀层中的锡含量高于少锡盐沉积工艺，生产成本也高。建立基层时是否量高于少锡盐沉积工艺，生产成本也高。建立基层时是否采用预镀铜处理，质量检测标准中并无明确规定。有研究采用预镀铜处理，质量检测标准中并无明确规定。有研究表明：对于厚度小于表明：对于厚度小于 30m 的镀锌层，预镀铜层可以提高的镀锌层，预镀铜层可以提高镀层的表面平整性，并增加镀层的自腐蚀电流，降低其耐镀层的表面平整性，并增加镀层的自腐蚀电流，降低其耐腐蚀性；厚度超过腐蚀性；厚度超过 30m 的镀锌层，预镀铜层将降低镀层的镀锌层，预镀铜层将降低镀层整体与基体的结合强度。整体与基体的结合强

33、度。 3.2.2 镀层特性镀层特性 机械镀锌的镀层结构可以分为两层：基层和增厚层。基层机械镀锌的镀层结构可以分为两层：基层和增厚层。基层与工件的表面相结合，厚度为与工件的表面相结合，厚度为 12m。增厚层是随后形。增厚层是随后形成的镀层本身，成分随加入的金属粉和沉积剂而变化。在成的镀层本身，成分随加入的金属粉和沉积剂而变化。在透射电镜下观察可见，镀层断口是由金属锌粉颗粒经受力透射电镜下观察可见，镀层断口是由金属锌粉颗粒经受力变形后密集堆砌或镶嵌成层变形后密集堆砌或镶嵌成层(图图 2)，与热浸镀锌层和电镀层，与热浸镀锌层和电镀层的结构完全不同。的结构完全不同。 /对比结果表明，在锌层厚度相同的情

34、况下，机械镀锌层的对比结果表明，在锌层厚度相同的情况下，机械镀锌层的耐腐蚀性与电镀锌层和热镀锌层相当，腐蚀速率介于电镀耐腐蚀性与电镀锌层和热镀锌层相当，腐蚀速率介于电镀锌层和热浸镀锌层之间；机械镀锌层外观为均匀的银白色，锌层和热浸镀锌层之间；机械镀锌层外观为均匀的银白色，薄镀层比较光亮，有少量尺寸为薄镀层比较光亮，有少量尺寸为 0.10.5 mm 的小团粒，的小团粒，中、厚镀层具有接近铝制品喷砂后的毛面效果；机械镀锌中、厚镀层具有接近铝制品喷砂后的毛面效果；机械镀锌层的结合强度可以达到标准要求，但是从结构和工业应用层的结合强度可以达到标准要求，但是从结构和工业应用效果看，薄镀层不存在结合强度差

35、的问题，厚镀层的结合效果看，薄镀层不存在结合强度差的问题，厚镀层的结合强度则低于热浸镀锌层。另外，机械镀过程中无电解沉积强度则低于热浸镀锌层。另外，机械镀过程中无电解沉积效应，氢原子不易在基体中析出，零件不会发生氢脆，适效应，氢原子不易在基体中析出，零件不会发生氢脆，适合于高强度零件的表面处理。合于高强度零件的表面处理。 3.3 工艺特点工艺特点 3.3.1 无氢脆和退火软化现象无氢脆和退火软化现象 与电镀锌相比机械镀可以完全消除氢脆或把氢脆的危险性与电镀锌相比机械镀可以完全消除氢脆或把氢脆的危险性降到最低程度。因为机械镀不需要电流，虽然在降到最低程度。因为机械镀不需要电流，虽然在/镀层形成过

36、程中也会产生氢气，但因为镀层中存在微孔，镀层形成过程中也会产生氢气，但因为镀层中存在微孔，氢气不可能聚集，更不会在金属颗粒之间阻塞，因此氢气氢气不可能聚集，更不会在金属颗粒之间阻塞，因此氢气通过镀层渗出或外溢比其深入基体的倾向更大，所以不会通过镀层渗出或外溢比其深入基体的倾向更大，所以不会在镀层中长时间滞留，也不会像热浸镀那样因高温而产生在镀层中长时间滞留，也不会像热浸镀那样因高温而产生退火软化现象。退火软化现象。 3.3.2 镀层厚度及种类容易控制镀层厚度及种类容易控制 机械镀层厚度易于控制，即根据需要可通过控制加料量来机械镀层厚度易于控制，即根据需要可通过控制加料量来实现。如美国的实现。如

37、美国的 ASTM B 695-00 标准。中机械镀锌层的厚标准。中机械镀锌层的厚度范围为度范围为 5135m，国内机械部标准规定为，国内机械部标准规定为 5110m (11 个等级个等级)，生产中可依据零件的防腐蚀要求选择适合的，生产中可依据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，而且因镀层厚度，实现防腐功能与生产成本的合理控制，而且因镀层种类多种多样，容易实现机械镀的合金化。种类多种多样，容易实现机械镀的合金化。 3.3.3 可实现清洁生产可实现清洁生产 机械镀所用原料无毒，全过程在室温下进行操作，工艺用机械镀所用原料无毒，全过程在室温下进行操作，工艺用水可全部循环

38、使用，无溅洒和溢、漏，生产中不会产生如水可全部循环使用，无溅洒和溢、漏，生产中不会产生如热浸镀时因高温造成的燃烧烟尘、有害气体、金属蒸气和热浸镀时因高温造成的燃烧烟尘、有害气体、金属蒸气和助镀剂挥发出的氯化氢气、氨气，也没有如电镀时电解槽助镀剂挥发出的氯化氢气、氨气，也没有如电镀时电解槽上有害气体的挥发，而且操作环境较好，是切实可行的清上有害气体的挥发，而且操作环境较好，是切实可行的清洁生产技术。洁生产技术。 3.3.4 生产成本低生产成本低 /除动力电源外，机械镀不需要调控电源，也不需要加热装除动力电源外，机械镀不需要调控电源，也不需要加热装置，其操作方便，设备简单，能耗低，见效快。与电镀相

39、置，其操作方便，设备简单，能耗低，见效快。与电镀相比，当镀层厚度小于比，当镀层厚度小于 12.5m 时，电镀比机械镀稍占优势，时，电镀比机械镀稍占优势，但差异不大；随着镀层厚度的增加，机械镀的优势逐渐显但差异不大；随着镀层厚度的增加，机械镀的优势逐渐显露；当镀层厚度达到露；当镀层厚度达到 30m 时，电镀与机械镀的成本比约时，电镀与机械镀的成本比约为为 1.8：1。 4 结语结语 当前，镀锌仍然是钢铁防腐的主要技术。采用锌基及锌一当前，镀锌仍然是钢铁防腐的主要技术。采用锌基及锌一铝合金镀层进行表面防护的钢铁产品产量，在发达国家已铝合金镀层进行表面防护的钢铁产品产量，在发达国家已经达到年钢产量的

40、经达到年钢产量的 3040；而国内仅为；而国内仅为 10，但正以，但正以6的年增长量递增。近年来，由于环境保护法规的加强，的年增长量递增。近年来，由于环境保护法规的加强，镀锌工艺越来越向低能耗、高效率、高质量及绿色生产的镀锌工艺越来越向低能耗、高效率、高质量及绿色生产的方向发展。电镀锌因工艺过程中会产生一定程度的污染，方向发展。电镀锌因工艺过程中会产生一定程度的污染，在许多国家和地区已受到严格的限制。因而，钢铁材料的在许多国家和地区已受到严格的限制。因而，钢铁材料的表面处理工艺正面临着一场革命。当前，机械镀锌是表面表面处理工艺正面临着一场革命。当前，机械镀锌是表面处理界正在大力推进的清洁生产技术之一，利用该工艺生处理界正在大力推进的清洁生产技术之一，利用该工艺生产的产品已在国际市场流行，随着国内经济的不断发展，产的产品已在国际市场流行，随着国内经济的不断发展，机械镀也已被国内许多企业认可，并逐步进入国内市场，机械镀也已被国内许多企业认可，并逐步进入国内市场，必将成为国内五金件表面处理的一种通用技术。必将成为国内五金件表面处理的一种通用技术。