孫昊

摘 要：機(jī)械鍍鋅已經(jīng)從過去的機(jī)械鍍鋅轉(zhuǎn)變到鍍鋅復(fù)合層，并且介紹機(jī)械鍍工藝在金屬鍍鋅基合金方面現(xiàn)狀，介紹機(jī)械鍍鋅基合金層機(jī)理，對(duì)于現(xiàn)在機(jī)械鍍鋅基合金工藝的研究現(xiàn)狀及進(jìn)展，概述其種類及結(jié)構(gòu)，并對(duì)機(jī)械鍍鋅基合金的發(fā)展進(jìn)行展望。

關(guān)鍵詞：機(jī)械鍍鋅；機(jī)理；研究

一、機(jī)械鍍鋅的概述

機(jī)械鍍鋅形層機(jī)理的研究比機(jī)械鍍工藝應(yīng)用落后很多，而且鍍層的合金范圍越來越廣泛，而且機(jī)械鍍鋅形層機(jī)理的研究很慢，但是機(jī)械鍍鋅用的原料無毒性、環(huán)境易治理、可以實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)，鍍完以后不會(huì)產(chǎn)生氫脆和退火軟化，滿足高強(qiáng)度零件的使用要求，鍍層的厚度根據(jù)需要通過加料量控制，機(jī)械鍍鋅的形層過程沒有熱鍍鋅的高溫冶金反應(yīng)，也沒有電鍍鋅的那樣電沉積效應(yīng)，鍍層是常溫常壓下利用化學(xué)吸附沉積和機(jī)械碰撞使金屬鋅粉在工件的表面鑲嵌推積成的，所以機(jī)械鍍鋅鍍層的致密性應(yīng)低于電鍍和熱鍍鋅鍍層，但是機(jī)械鍍鋅表現(xiàn)出良好的耐腐蝕性能，而且與鍍層中空隙的形狀和分布有很大的關(guān)系。機(jī)械鍍鋅的形層過程是在酸性施鍍的，金屬鋅粉在化學(xué)藥劑、沖擊介質(zhì)的作用下經(jīng)過聚集-吸附-沉積-成形，對(duì)于鍍層是根據(jù)不同尺寸的鋅粉顆粒相互摻雜、填充，形成一個(gè)堆積體，機(jī)械鍍鋅層具有一定的致密性和結(jié)合強(qiáng)度，鍍層鋅粉顆粒之間的結(jié)合機(jī)制是決定鍍層結(jié)合強(qiáng)度的主要因素。

二、機(jī)械鍍鋅鍍層的特點(diǎn)

1.無氫脆和退火軟化現(xiàn)象

機(jī)械鍍不會(huì)像電鍍一樣產(chǎn)生氫脆，也不會(huì)像熱浸鍍產(chǎn)生退火軟化的情況，采用機(jī)械鍍的優(yōu)點(diǎn)就在于避免氫脆。

2.優(yōu)良的防腐性能

機(jī)械鍍鋅具有很好的耐腐蝕性能，防腐性可以根據(jù)服役環(huán)境來改變鍍層厚度進(jìn)行調(diào)整，鍍層容易合金化，通過鍍層合金化能有效的提高其防腐性能。

3.所用原料無毒性、環(huán)境易治理、可實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)

機(jī)械鍍鋅使用的原料是普通的化工原料，是無毒、無刺激性氣味的，不會(huì)像電鍍鋅和熱浸鍍鋅那樣危害操作者的身體健康，機(jī)械鍍鋅是在室溫情況下進(jìn)行操作的，原料是呈液態(tài)狀態(tài)下的，所以從工藝上來說避免對(duì)環(huán)境和大氣的污染，對(duì)于機(jī)械鍍的廢水主要就是金屬離子超標(biāo)，采用一定的處理方法就能符合要求進(jìn)行排放。

4.機(jī)械鍍鋅厚度可以隨意的進(jìn)行調(diào)整，鍍層種類也很多，很容易就可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械鍍合金化。

5.成本低、能耗低、見效快

機(jī)械鍍不用電源，也不用加熱裝置，使得成本很低，而且設(shè)備簡單、容易操作，占地面積也很小，耗能少，適應(yīng)性強(qiáng)，還能實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。

三、機(jī)械鍍鋅層的性能測試

鍍鋅層的表面成分、表面狀態(tài)都會(huì)影響其各項(xiàng)性能，為了可以提高鍍層的光亮性、均勻性，需要不斷的改進(jìn)機(jī)械鍍鋅的工藝，并且確定簡單溫度的工藝規(guī)范，具有銀白色光澤的均勻鍍層，其中會(huì)有凹凸點(diǎn)、無鋅堆、熔疤等缺陷。

1.機(jī)械鍍鋅層在不同鋅覆階段的外觀

機(jī)械鍍鋅層是由經(jīng)玻璃珠撞擊并發(fā)生塑性變形以后的鋅粒呈層狀推積成的，鍍層中會(huì)有空隙，當(dāng)鍍層太薄的時(shí)候就可能會(huì)覆蓋不完全。

2.機(jī)械鍍鋅的成分分析

在鍍層中除了含有鋅以外，還有很多錫，所以機(jī)械鋅層實(shí)際是鋅錫復(fù)合鍍層，還有就是鍍層的鋅錫含量變化不同，這主要說明表面的微觀成分不均勻，對(duì)于鍍層來說主要以鋅為主，其中鍍層的成分與工藝有很大的關(guān)系。

3.鍍層的結(jié)合力測試

劃線法：可以使用刀刃把鍍層劃透至基體金屬，并且檢查鍍層有沒有剝落的現(xiàn)象。

彎折法：把鍍鋅試片夾在虎鉗上，反復(fù)彎曲伸出部分，使其出現(xiàn)斷裂，觀察有無剝落或者是分離的情況。

根據(jù)這兩種方法，的實(shí)驗(yàn)結(jié)果沒有出現(xiàn)剝落和分離的情況，這說明機(jī)械鍍鋅層有很高的結(jié)合力。

四、機(jī)械鍍鋅的機(jī)理研究

現(xiàn)在對(duì)于機(jī)械鍍鋅的機(jī)理研究很少，一般認(rèn)為是一個(gè)表面物理化學(xué)過程，也就是鍍鋅層的沉積是被鍍金屬界面與被沉積金屬粉粒界面，并且被沉積金屬界面之間進(jìn)行表面物理化學(xué)過程，其中沉積的過程按照金屬顆粒表面活化并吸附在基體金屬表面，傳遞形成金屬鍵結(jié)構(gòu)及沖擊介質(zhì)撞擊形成金屬鍵鍍層。

1.機(jī)械鍍鋅層形成模型的提出

機(jī)械鍍鋅時(shí)，鍍液中的亞錫離子被還原，隨著鋅顆粒形成鍍層，當(dāng)PH上升的時(shí)候，鍍覆的效率就會(huì)降低，這說明酸性活化劑被不斷的消耗，鍍層中的鋅粉被撞擊變形，最終形成鍍層。

當(dāng)滾筒在轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候，工件、沖擊介質(zhì)、藥劑組成的混合漿液發(fā)生物理、化學(xué)變化，活化劑酸根離子吸附在光潔的表面，使得基體呈現(xiàn)負(fù)電性，另外溶液中的鋅粉和促進(jìn)劑Sn2+進(jìn)行反應(yīng)：Sn2++Zn=Sn+Zn2+。

當(dāng)出現(xiàn)這種反應(yīng)以后，鋅粉表面錫原子核鋅離子沒有充分的擴(kuò)散，使得鋅粉顆粒被錫原子和鋅離子包圍，其中被包圍的鋅粉顆粒受到基體負(fù)電性的吸引，逐漸的遷移吸附到基體表面，還有就是玻璃珠的機(jī)械撞擊使得吸附在基體表面的鋅粉發(fā)生變形的情況，和零部件出現(xiàn)緊密鑲嵌的情況，達(dá)到電子自由交換形成金屬鍵的程度，鋅顆粒鑲嵌以后，表面積就會(huì)增大，錫原子環(huán)繞在其周圍。還有就是活化劑酸根離子也會(huì)吸附其表面，新的顆粒吸附鑲嵌，反復(fù)的堆疊，最終形成連續(xù)的鍍層。

2.機(jī)械鍍鋅層形成模型的驗(yàn)證

鍍層鋅顆粒邊緣錫含量很高，，而鋅顆粒之間接合處錫的含量應(yīng)該是最高的。工件、沖擊介質(zhì)和藥劑構(gòu)成混合漿液，活化劑表面活性劑酸根離子聚于工件表面，使得呈現(xiàn)負(fù)電性，溶液中鋅粉與鋅離子作用顯正電性，受到基體負(fù)電性的吸引在工件表面，沖擊介質(zhì)使得碰撞緊密，并且發(fā)生變形，成為冷焊鑲嵌。

3.表面活性物質(zhì)的橋接作用

機(jī)械鍍鋅層是由離散的鋅粉顆粒組成的組裝體，沒有電鍍鋅層、熱浸鋅層那樣致密，具有很好的結(jié)合強(qiáng)度，表現(xiàn)出一定的強(qiáng)度是由于鋅粉顆粒之間發(fā)生冷焊，沒有焊接的過程。在機(jī)械鍍鋅過程中，添加的非離子型表面活性物質(zhì)不會(huì)參加化學(xué)反應(yīng)，在施鍍環(huán)境中是非消耗性的，如果循環(huán)使用機(jī)械鍍鋅的分離水，需要添加表面活性物質(zhì)，引起表面活性物質(zhì)消耗的主要原因就是夾雜在鍍層的鋅粉顆粒之間，鍍層鋅粉顆粒之間的泥狀?yuàn)A雜物的取點(diǎn)掃描可以推測出表面的活性物質(zhì)殘留在鋅粉顆粒之間，表面活性物質(zhì)同時(shí)吸附多顆鋅粉顆粒表面，起到橋接的目的，增加鋅粉顆粒的之間的結(jié)合強(qiáng)度，所以鋅粉顆粒在冷焊和表面活性物質(zhì)的橋接下的結(jié)合強(qiáng)度很高，至于鍍層斷裂后的斷口沒有分散狀單顆鋅粉，有的還會(huì)結(jié)合在一起形成葡萄串狀鋅粉團(tuán)。

結(jié)語：

機(jī)械鍍鋅層是由顆粒狀鋅粉組成的，鍍層形成的過程中沒有產(chǎn)生新相，鋅粉顆粒之間很容易形成金屬鍵，發(fā)生鍵合，從而形成鋅粉顆粒之間的冷焊，機(jī)械鍍鋅過程中添加的表面活性物質(zhì)部分殘留在鍍層中，在鋅粉顆粒之間會(huì)起到橋接的作用，鋅粉之間的鍵合和表面活性物質(zhì)的橋接是鋅粉顆粒結(jié)合的主要途徑。

參考文獻(xiàn)：

[1]王勝民；何明奕；史慶南；陳君若；彭增華；；機(jī)械鍍鋅層的組織結(jié)構(gòu)研究[J]；材料保護(hù)；2008年12期

[2]常發(fā)；彭增華；何明奕；王勝民；趙曉軍；；Zn-3%Al-RE合金機(jī)械鍍層的電化學(xué)腐蝕行為研究[J]；表面技術(shù)；2010年05期

[3]李鐵龍，楊新岐，姜海龍，孫莉；鋅粉特性對(duì)機(jī)械鍍鋅層性能的影響[J]；材料保護(hù)；2005年11期

[4]張樂；何業(yè)東；；機(jī)械鍍鋅中先導(dǎo)金屬錫的沉積與作用[J]；材料保護(hù)；2009年05期

[5]苑振濤；彭增華；王勝民；趙曉軍；何明奕；；機(jī)械鍍鋅中強(qiáng)化時(shí)間對(duì)鋅鍍層性能的影響[J]；材料保護(hù)；2009年12期

[6]王勝民；何明奕；劉麗；趙曉軍；譚蓉；；機(jī)械鍍鋅沉積機(jī)理的研究[J]；材料科學(xué)與工藝；2008年04期endprint