机械镀新镀层工艺研究及其耐蚀性探讨

徐坤　赵锐锋

【摘要】露在外的钢材表面受外界环境的影响极易产生锈蚀，进而严重影响其使用性能甚至造成结构的破坏。为了避免外露刚才的表面锈蚀，上世界八十年代机械镀锌的出现彻底改善了钢材外露锈蚀的现象。机械镀最早是在美国发展起来的，并慢慢的在工业生产中用于表面处理的一道工序。机械镀作为一种新型的镀覆工艺，替代了以往传统的镀锌工艺、电镀和热镀。机械镀是在在常温常压下利用物质之间的化学吸附和沉积以及机械碰撞产生的机械能将金属粉末镶镀到工件表面而完成镀覆的。整个工艺过程不需要冶炼加热，不需要电解结晶所需电场，只要在正常的温度压力下即可完成，所使用的原材料更是绿色无污染，又响应了国家绿色环保的号召，实现了生产过程的绿色环保无污染。

【关键词】机械镀；合金镀层；耐蚀性；工艺；研究

引言

近年国家对环保要求的一度热议，全民的环保意识的增强。环保也被各个行业列为首要考虑因素，机械镀作为一种环保的生产工艺成为了镀覆行业的热门工艺，工艺掌握好后人们又研究并发现了新型的镀层，比传统的Zn镀层强度和耐蚀性更强，本文就从机械镀介绍，引入锌锰合金，锌镍合金和锌铜合金并做一一介绍。新镀层的耐蚀性试验论证了新镀层的稳定性和耐蚀性、高强性。

1、机械镀工艺概况

1.1 机械镀工艺原理及过程。目前为止机械镀的发展已经历了五十余年，机械镀的工艺大致分为干法机械镀和湿法机械镀两种。

干法机械镀是用专业设备将所镀的金属粉末喷洒在金属工件上，利用的是物理撞击产生的机械能在撞击的瞬间转化为粉末的结合能量使金属粉镶镀在工件表面。但仅凭物理撞击产生的机械能很难把握金属粉的镀覆厚度和均匀度，在大批量的生产中受限，我国没有广泛应用。

湿法机械镀相对于干法机械镀来讲，得到了广泛应用。湿法机械镀是典型的镀锌工艺，它是将镀覆前处理好的工件放入可以机械转动的滚筒内，加入水和玻璃丸。滚筒的机械转动形成一个带有机械碰撞和搓捻作用的流态环境，我们根据所要求的镀层厚度加入适量的锌粉和化学药剂，工件和锌粉在机械能和化学能的双重作用下完成镀锌操作。

1.2 机械镀工艺在国内外的应用。机械镀在国内外目前已经应用到了许多领域，比如，建筑行业、机械制造业、汽车制造业、农业和小五金、甚至军事行业也都有广泛应用。国外的机械镀工艺发展较早且应用成熟。如航空和汽车制造业所用的高强钢铁构件上用的最广泛的还是镀锌。伴随着机械镀工艺和技术的发展，国家制定了相关标准来规范机械镀行业。

2、机械镀新镀层的研究

随着现代化工业和科学技术的不断发展，对于金属材料表面保护性要求也越来越严格，仅凭借着镀锌层这种单一组分来保护在耐磨性和耐蚀性上显然已经不能满足要求。在传统镀锌工艺的基础上进行了新型的镀覆合金的研究开发，终于成功的研究出新型的镀覆合金材料。锌-锰合金、锌-镍合金及锌铜合金等新型材料。其超高的耐磨性和耐蚀性在机械镀行业开创了先河。为我国的机械镀行业创造了更高的价值。

2.1 机械镀锌-锰合金工艺。在汽车制造和航空业中，金属镁和金属铝的使用量相对较多，对于其紧固件的镀层要求更加严格，要求耐磨性和耐蚀性要好，传统的镀锌工艺显然不能更好地满足要求，经过研究发现锌-锰合金极大的提高了耐磨性和耐蚀性，锌-锰合金的镀层通过电沉积来产生，但电流密度要求很高，这无形中会增加成本，虽然耐蚀性和耐磨性有了很大的提高但在實际应用中还没有广发开来。

2.2 机械镀锌-镍合金工艺。在传统的电镀和热浸镀工艺中，人们为了提高镀层的亮度和耐蚀性通常会加入一定量的镉或者是铅等重金属，我们大家都知道镉或铅对我们的环境是极具污染性的，而且一旦污染那都是长期污染的。所以人们迫切的想找到一种金属可以代替镉或者铅，经过大量的试验研究人们发现了金属镍可以替代镉或者铅而使镀层具有抗腐蚀性能。镍可以使晶粒细化，提高抗腐蚀性能，可以应用于航天航空领域。但这一研究还要进行大量的论证和实践。

2.3 机械镀铜及其合金工艺。随着我国国民生产总值的提高，铜合金在我国的硬币生产制造领域应用广泛。铜及其合金有着良好的导电、导热、耐腐蚀等特性而被人类广泛应用。铜及其合金还因其良好的装饰性被人们广泛应用到建筑物结构的装饰装修领域，因此近年来人们一直研究镀铜来装饰金属工件。目前使用最多的就是电镀铜和化学镀铜，但这两者都有严重的污染，所以人们一直在研究和寻找一种新的镀层。

3、耐蚀机理研究

锌-锰合金、锌-镍合金、铜及其合金通过中性盐雾试验、全浸试验和电化学试验来考验镀层的耐蚀性能。

3.1 中性盐雾试验。中性盐雾试验是通过人工对海洋大气环境的模拟，将试样在该环境下放置并产生腐蚀，通过矢量的计算各个合金镀层的腐蚀速率。来定性的分析各个不同镀层在海洋大气环境下的腐蚀性。结果表明，在中性盐雾试验条件下，锌-锰合金、锌-镍合金的腐蚀速率都远远小于单纯的锌镀层的腐蚀速率；锌-锰合金镀层、锌-镍合金镀层都分别随着锰和镍的含量的增加耐蚀性也增加。

3.2 全浸试验。全浸试验就是人工模拟海水的环境，将试样完全浸入模拟的海水环境中，通过矢量计算，以定性的观察和分析不同的镀层在海水环境中的腐蚀速率和耐蚀性。试验结果同中性盐雾试验相同。

3.3 电化学试验。通过测量电极电位和电流密度来定性的分析各合金镀层的腐蚀速率和耐腐蚀性。结果表明，锌-锰合金中加入少量的铝的耐腐蚀性能提高，锌-镍合金的耐腐蚀性随着镍的加入量的提高，耐腐蚀性增强。而在铜-锌合金镀层中加入少量的铝电流密度降低，耐腐蚀性能提高。

4、结束语

随着国家经济的蓬勃发展，机械镀行业的应用也越来越广泛，由于我国机械镀行业发展起步较国外晚，在许多方面还需要很深层次的研究和实践。

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