沉淀强化机理_机械镀锌形层机理的研究

  本文关键词：机械镀锌形层机理的研究，由笔耕文化传播整理发布。

械合金化(以)中物理化学变化来研究、分析了机械镀锌镀层的形层机理。论文借助金相显微镜、体视显微镜、目测等观察镀液中金属锌粉在镀液环境中的存在状态，金属锌粉的分散聚集过程，金属锌粉(团)的沉积规律，分析了金属锌粉、冲击介质、镀件和镀液之间的相互作用，找出金属粉末的吸附沉积规律。讨论“先导金属”及表面活性剂的作用，提出理论解释。结束了以前国内外对机械镀锌形层过程简单解说的局面。论文观测了金属锌粉的变形程度，结合金属锌的临界分切应力值，分析、讨论机械作用力和锌粉(或锌粉藻团)之间的相互作用;得出机械镀锌镀层锌粉的变形规律;归纳出镀层中锌粉颗粒的变形机制。论文通过镀层耐腐蚀性、附着性的试验，并与其它镀锌层对比，就各项性能指标进行综合分析。运用金相显微镜、扫描电镜、牛津能谱分析等现代材料检测手段，对镀层中金属锌粉颗粒的形貌、相互结合、空间位置等进行观察、研究。统计分析了工件的表层，镀层的基层、中间层和镀层表层的化学组成，建立了机械镀锌的镀层结构模型。论文对机械镀锌的定义提出了质疑，从形层机理出发，根据机械镀锌形层机理所涉及的理论知识重新定义了机械镀锌，并将机械镀锌这一工艺做了较为合理的学科归属。由于机械镀锌形层机理所涉及的知识体系较为庞杂，液面下锌粉吸附、沉积观察的准确度难以掌握。所以本课题的研究中还有一些问题有待昆明理口二大学硕创七戈开究生学位士仑文一l一镀锌刃多层机理的月砰究摘要进行深入、定量的研究。愿本论文的研究工作能进一步完善机械镀锌工艺，指导实践生产，促进机械镀锌工艺在生产中的推广应用和发展。关键词:机械镀机械镀锌镀锌形层机理机械力化学昆明理日工大学不页d忿不开乡忆生学t立论文一11一镀锌开多层机理的研究ABSTRACTABSTRACT、Meeh而ealPlating，akindof“greenteelmology，，insurfaeeengineering，madeitsdebutinabout20yearsago.Withmanycharacteristiessuchaslowinzineandenergyeost，freefrompollutionandhydrogenembrimemeni，uniformincoatings，ithasbeenattachedinereasingimportancebythedevelopedeountries.ButthedeveloPmentofmeeh画smofmech翻ealdepositedeoating15farbehindthatofProeessofmeeh耐ealPlating，whieheauseblindmanufac加ralaPPlieationofmeehaniealPlatingandhinderitsdeveloPmentandaPPlianee，Inallusiontothesefaets，面5thesis，starting诚thProeessofmech画calPlating，andinrefereneetothetheoriesaboutPhysics，ehe而stryandmetallurgy，theProeessofmineralwhetting，而11runrnngandtheP勿siealehe而s仰aboutmeehaniealalloying，analyzedthemech如smoftheformationofmeehaniealdePositedeoating.

IJsingthemodemanalyzingmethodssuehasSEM，X一raydi价action，theStateofzinepowderinmeeh如ealPlatingliquld，theseParatingandeongregatingProeessof血epowderandthelawof血cPowderdepositionareobserved.Themut让aleffeetbeb刀een乙ncpowder，glassbeads，叭icles，即dPlatingsltlnyareanal邓edinthisthesis，thelawofadsorption一dePositionofmetalpowder，thefunctionofsurfactantandtheoretiealexPlanationaboutthemarealsoineluded，Whichendtheeraofs加PleexPlanationabouttheProeessofformationofmeeh耐ealdePositedcoating.Inthisthesis，thedistortiondegreeof左nePowdergralnwastested.Aftertheeritiealshe硕ngstressanalysis，thereeiProeitydiseussionbe七刀eenmachineandzinePowder，thedistortionruleofmeeh碗ealdePositedeoatingandthedistortionmech翻smofzinegrainwereeoneluded.Inthisthesis，theanti一eorrosionPerformanee，thebondingstrengthandPorositywerestudied.TheshapeandpositionofzinePowdergrainineoatingwereobservedandstUdiedthroughSEM，OM.Theehe而ealeomPositionofeoatingsuri池ee，artiesur丘‘eandmesosPhereweres七妓edandanalyZed.Aithesametime，thestrueturemodelwasalsobuiltuPinthisthesis.昆明理口二大学硕气七毛开究生学亡立论文一111一械敏锌天多层机理的笼开究ABSTRACTInthisthesis，theauthorqueriedthedefi正tionofmeeh翻ealPlatingandredefinedtheeoneePtionofmeehanicalPlatingaceordingtothemeeh耐smofthefonnationofmechanicaldepositedeoating.Thus，theProeedureofmeeh翻calPlatingwasattaehedtoareasonablesubjeet.BeeauseofthePartieularityandeomPlexityinobservingthePhenomenonofadsorbing一dePositing，therearestillsomeProblemswaitingforfortllerstu勿.It，smyhoPethattheresultseoneludedinthisthesiseouldeonsum-rnatethemeeh洲smofmeehaniealPlatingandPromoteitsapPlieationanddeveloPment.Keywords:meehan1ca1P1at1ng.meehan1ea1ga1van121ng.i呻aetp1at1ng.peenp1at1ng.21nceoat1ng.meehan1ea1dePos1t1on.mechanoehem1stry.昆明理口二大学周丙d匕花开究生学位论文一IV一镀锌月多层机理的笼开究第一章第一章机械镀锌的应用、发展和研究现状1.1机械镀锌简介1.机械镀锌机械镀是19世纪40年代末，50年代初由M娜landBalt而ore市Tainton公司的ErithClayton发明的一种涂镀工艺。机械镀在工业生产中的成熟应用是近20年的事情【”。从严格意义来讲，机械镀分为干性机械镀(dry而pactplating)和湿性机械镀(wetimpactPlating)。鉴于论文内容，干性机械镀的详细内容这里不做介绍。本论文所述机械镀为湿性机械镀(以下称为机械镀(meehaniealplating或meehaniealgalvanizing或peenplating或i哪aetPlating))。机械镀(当镀层厚度小于25urn时称为mechanicalPlating，当镀层厚度大于25um、小于110uln时称为meeh耐calgalv俪zing)是在锌粉及分散剂、促进剂、液体介质等化学物质存在的条件下，利用冲击介质(如玻璃珠)冲击碰撞钢铁制件表面而在制件表面形成镀锌层的表面处

理工艺〔2〕。典型的机械镀锌工艺是把经过镀前处理的零件放入机械转动的滚筒中，加入水和冲击介质(玻璃珠)，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锌粉和药剂，在化学和机械碰撞的共同作用下使零件的表面形成镀层。2.机械镀锌工艺流程机械镀锌的典型工艺流程简介如下，工艺流程图见图1一1。1)清洗:除油、蜡后，如酸洗除锈、漂洗。2)装料:清洗后的工件装入滚桶中，加入玻璃丸和水，水量一般以保持水区为巧一20厘米。3)打底:加入初酸，使PH值1一2，加入第一次锌粉的1/3，加入Ps或C液，转动4一5分钟后，所有被镀表面应为银亮色。4)增厚:加入活化剂A，以后按欲镀的厚度分次加入Zn粉和B液，每次转动3一5分钟，过程中应保持pH值1一2，否则加入硫酸调整。5)强化:最后一次Zn粉和B液加入后2一3分钟，加入适量的PS或C液，转动1一2分钟后加入适量的水(淹没玻璃丸)，再转动3一5分钟后即可出料。昆明厌里J二大学石页d二不开究生学位论文一1-械镀锌天多层机理的研究第一章玻玻璃珠脱脂脂脂准准准.工件脱脂脂备备备备备备备备备备备备备备备备备，，}}}}}工工工工作作作作作作作作作作作作作作作作作清清水洗干净净净净净.工件酸洗洗玻璃用珠回硫硫酸酸酸酸酸酸酸酸酸酸酸酸酸酸酸酸酸打打打打打打打打打锌粉(第一一底底底底底底底底底’次加入量量CCC液液液液液的1/3)))...……镀镀镀镀镀镀镀镀镀镀层层层锌粉粉保保持性性性增厚厚厚厚厚厚活活化剂剂剂剂剂剂剂剂剂剂沉沉沉沉沉沉沉沉沉沉沉沉积性性’’’’活化剂剂可可选择钝钝钝钝钝化化化化化化、染色等等CCC液液液液液液液液液液后处理理强强强强强强强强强化化化化化化化化化化化水水水水水舀图1一l国内机械镀锌典型工艺流程1.2机械镀锌设备机械镀锌设备的主要功能是提供机械碰撞力和使混合料液形成合理的流态。如果把工件、玻璃珠、水、金属粉和添加剂视为一个流体，则机械镀设备应满足以下功能t3，:1)造成工件与玻璃珠的碰撞和搓碾运动。2)使流体处于被搅拌的混沌状态，避免金属粉、添加剂和工件形成按质量和粒度的偏聚分布。3)具有装卸料的功能或便于装卸料。昆明理J二大学硕士研究生学位论文一2-镀锌天多层机理的研究第一章1.国外机械镀设备因为国外的机械镀发展比较早，从最初的简单笨重型发展到现在的复杂、自动化型成套设备。设备的主要组成有:滚筒、电机、液压装置、控制板、输送带、分离器、介质处理系统、钝化槽

、干燥器。其功能比较完善，但是其价格比较昂贵，整套设备约17万美元。2.国内机械镀锌设备虽然国内的机械镀发展较晚，但是机械镀锌设备的发展比较迅速，从最初的跷跷板式到现在的专用设备的过程中也开发研制了多中机型。96年针对国内的工厂情况，昆明理工大学研制出通用型机械镀设备(JDXIOO一2)，在7个厂家运行几年来得到用户的好评。主要组成有:滚筒、电机、控制板。针对我国的基本国情，现在专用的机械镀锌设备没有工件分离、干燥、介质的回收、物料的加入、钝化等配套设施;这些可根据客户的需要随时配置。1.3机械镀锌的形层机理机械镀锌的形层机理至今国内外还没有公认的解释。国外的研究者认为:形层过程是由比欲镀金属(例如锌)更惰性的金属离子还原，引导欲镀金属粉的沉积，随后在冲击介质的碰撞作用下“冷焊”(coldwelded)到工件的表面上〔‘〕。简言之，镀层形层的原理是由金属离子的还原沉积并携带金属粉沉积，，加之机械碰撞而形成紧密的镀层。基于上述原理将加入的药剂分为保持性和沉积性两类活化剂。国内研究者们认为机械镀的形层过程首先是金属粉在镀液中富集成小团，进而吸附和沉积到工件表面上，在机械碰撞的作用下紧实变形最终镶嵌成层。过程可以简化为:富集一吸附沉积一紧实变形一镶嵌成层〔5]。富集主要由金属离子还原引起;吸附沉积是因为工件表面和锌粉团两者间的电位差而产生;紧实变形和镶嵌成层则主要依赖机械碰撞力。被镀表面(包括新形成的)与金属粉团始终保持不同的电位，还原性离子才可以携带金属粉团在上面不断沉积，这是过程的最关键环节。总之，机械镀锌的形层机理用传统的沉积和结晶理论难于解释，镀层金属的结合原理与近年发展起来的机械合金化(MechhacalAlloying)的原理有许多类似之处，这些都有待于进一步研究。昆明理二二大学硕士研究生学位论文一3-械镀锌天多层机理的研究第一章1.4机械镀锌镀层的特点(1)无氢脆和退火软化现象。机械镀既不会向电镀那样产生氢脆，也不会向热浸镀那样产生退火软化现象。采用机械镀的最大优点就是避免了氢脆〔61。(2)优良的防腐性能机械镀锌有着优良的耐腐蚀性能，其防腐性能可以根据服役环境通过改变镀层厚度而调整。镀层容易合金化，通过镀层合金化可以大大提高其防腐性能。(3)所用原料无毒性、环境易治理、可实现清洁生产。机械镀锌所用原料是普通的化工原料，无毒，无刺激性气味。不象电镀锌和热浸镀锌那样，严重威胁操作者的身心健康。机械镀锌完全在室温

  本文关键词：机械镀锌形层机理的研究，由笔耕文化传播整理发布。