刘琦,吴勇
（武汉材料保护研究所，武汉430030）
摘要：机械镀锌是一种在常温常压下利用化学吸附和机械碰撞使金属锌粉沉积在工件表面形成镀层的工艺，与传统的热镀锌、电镀锌相比，具有生产过程能耗低、对环境污染小等优点，是一种清洁低耗镀锌技术。简要介绍机械镀锌工艺及设备，将机械镀锌、热镀锌和电镀锌的性能、特点、环境影响进行了对比，探讨了机械镀锌技术的发展及应用前景。
关键词：机械镀锌；清洁低耗；生产工艺
中图分类号：TK01+8；TQ153 文献标识码：B
文章编号：1005－7676（2011）02－0054－03
引言
以热镀锌和电镀锌的方法在钢铁件上获得防腐性金属涂层，在世界范围内仍然是钢铁减缓大气和水环境腐蚀的主要技术方法之一。但是，热镀锌和电镀锌的生产过程中存在能源消耗高、环境污染严重等缺点。机械镀锌是一种在常温下利用化学吸附沉积和机械碰撞使金属粉在工件表面形成镀锌层的工艺。机械镀锌过程不同于热镀锌过程，不需要高温加热，也不同于电镀锌过程，不需要电沉积锌，所以生产过程能耗较低。机械镀锌所用原料无毒性，操作过程无工业污染，相比于传统镀锌工艺，其在清洁生产方面具有较大优势，在保证了镀锌层性能的前提下，大大减轻了对环境的污染。机械镀锌后无氢脆和退火软化现象，可满足高强度零件的使用要求。另外，机械镀锌设备相对简单，投资较小。随着国家可持续发展政策的进一步落实，节能减排已经成为转变经济发展模式的一种重要手段。因此，清洁低能耗的机械镀锌技术具有极好的发展和应用前景。
1·机械镀锌工艺及设备
1.1 机械镀锌工艺
机械镀锌工艺按下列工艺过程进行：工件除油、除锈后，与冲击介质一起加入镀锌机的滚筒中，加入适量的水，按工件的被镀面积加入硫酸铜，在工件表面沉积出一个铜层（称为“闪铜”）；随后加入少量的锌粉和活化剂，使铜层上沉积出一个锌层（称为“闪锌”），之后进入锌层逐渐沉积的过程，根据最终镀层的要求，以一定时间间隔，依次加入锌粉和活化剂，待锌层沉积完毕，经过5～10min的强化期，使锌层变得均匀、细致，即可从滚筒中倒出，分离工件和介质，然后清洗、干燥。
1.2 机械镀锌的主要设备
机械镀锌的主要设备必须是一个可盛放被镀工件、玻璃珠、镀液和原料的容器，同时提供使工件、玻璃珠、金属粉产生机械碰撞的机械能，造成容器内物料运动的流态环境，以使锌粉在工件表面上沉积。
根据以上要求设计了可调速循环转速摇摆式机械镀锌设备，该设备采用调速电机和减速器实现滚筒的调速转动（图1），以不同的转速来适应各种镀件所需要的相对碰撞速度。此外，采用一对齿轮和电气控制，镀锌时滚筒可以在20°～60°之间循环摇摆，避免了工件在滚筒中的偏聚，同时能绕支撑轴作360°旋转，以满足不同位置卸料。该设备具有可调转速和摇摆功能，充分满足了机械镀锌对碰撞速度的变化和均匀功能的要求，这种功能的设备造价趋于合理，而且性能可靠、实用性较强、操作简单。
2·不同镀锌工艺对比
随着近年来国家对清洁生产的重视，相应的环境保护法律法规的强化，传统镀锌工艺的应用受到了一定限制。清洁生产从本质上来说，就是对生产过程与产品采取整体预防的环境策略，减少或者消除它们对人类及环境的可能危害，同时充分满足人类需要，使社会经济效益最大化的一种生产模式。具体措施包括：①不断改进设计；②使用清洁的能源和原料；③采用先进的工艺技术与设备；④改善管理；⑤综合利用；⑥从源头削减污染，提高资源利用效率；⑦减少或者避免生产、服务和产品使用过程中污染物的产生和排放。
目前，电镀和热镀锌是镀锌工艺中应该最为广泛的，所以想在镀锌领域开展清洁镀锌的推广，就必须以电镀和热镀锌做比较。电镀锌是在直流电作用下使电解液中的锌离子以电化学方法还原并沉积到钢铁基体表面。热镀锌工艺是将钢铁工件浸入熔融的锌液中，在短时间内取出并快速冷却，以在工件表面形成镀锌层。这两种镀锌工艺在生产过程中产生的气、液排放对环境造成污染，并有较高的能耗及原料消耗。为评价机械镀锌的清洁生产过程，主要从镀层性能、对环境影响、生产设备方面同电镀和热镀锌做比较。
