高速公路护栏螺栓机械镀Zn生产工艺

收稿初稿:2000208212;收到修改稿:2000211205作者简介:丁金城,男,1969年生,硕士生,讲师.

Tel :0533-*******　E -mail :djclj @https://www.wendangku.net/doc/e76337798.html,

高速公路护栏螺栓机械镀Z n 生产工艺

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)

摘要　高速公路护栏螺栓采用机械镀Zn 的表面处理工艺,与热浸镀相比具有保证质量、镀层厚度可按要求任意控制、耐腐蚀性能好、生产效率高、成本低、后处理简单等优点.关键词　机械镀Zn 螺栓　表面处理

中图分类号　TQ153.1 文献标识码　A 文章编号　100226495(2002)0120060202

MECHANICAL ZINCIFICATION TECHN OLOG Y

FOR HIGHWAY GUAR D RAI L BOLT

DIN G Jincheng ,B I Yusui ,ZHAO Zengdian ,L U Jie

(Depart ment of Chemical Engineering ,S handong Engineering Institute ,ZiBo 255012)

ABSTRACT The surface Zn coating by mechanical zincification technology was suaessfully applied for highway guardrail bolt.This technology has many advantages ,in comparison with hot dip plating ,such as good assurance of coating quality ,esay control of coating thickness ,excellent corrosion resistance ,high production efficiency ,low cost ,and simple post -treatment.KE Y WOR DS mechanical zincification ,bolt ,surface treatment

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45min ～60min 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Z n 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,H 2SO 4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　10min ～20min (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1min.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 %):CuSO 4酸铜(工业

第14卷第1期

2002年1月 腐蚀科学与防护技术CORR OSION SCIENCE AN D PR OTECTION TECHN OLOG Y

Vol 114No 11Jan 12002

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　6min～10min.

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1～2min(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5min～8min,保证Cu 层完全覆盖工件表面.取出工件,用自来水逆流冲洗1min,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Z n

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　30min～35min.

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25min～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5min～10min,出料,用水冲洗干净,然后用热水浸泡2min ～3min,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Z n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10mass%CuSO4溶液,把工件T able1Chemical promoter and zinc powder consumption per hundred kilogram w orkpiece

螺帽螺杆垫片化学促进剂,g170015002100 Zn粉,g250020003100

放入溶液中浸泡1min,取出,用毛刷沾水把工件表面刷干净,再浸入硫酸铜溶液中1min,重复共5次,以不露金属本色为合格.

硫酸法:配制17mass%硫酸溶液,把工件放入溶液中浸泡15min,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Z n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2cm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 G eduld.Z inc Plating.London:Finishing Publications L TD.1988.207

16

1期丁金城等:高速公路护栏螺栓机械镀Zn生产工艺