机械镀工艺与镀层质量特点及其控制

目前，机械镀工艺技术在国内的生产应用已初具规模，主要表现在：出口零部件有，电力用紧固零件、五金，建筑类制钉、射钉、环链、冲压件，钻尾钉及相关机械产品使用的高强钢弹性零件和紧固件；国内应用方面主要有，高速公路用紧固螺栓、电力用紧固零部件，及机械产品高强钢紧固零件等。
　　工业技术应用的市场化过程，同时也对其本身提出了相应的技术标准及技术升级要求。国内机械镀生产厂及国内外采购商，都在开始关注机械镀产品的镀层技术标准和检测验收。在国内，机械镀锌工艺技术的应用，目前，主要有三个类型机械镀促进剂（引发剂）技术配方和相关工艺技术操作在生产上应用，在镀层技术质量上，因不同促进剂配方结构特点及操作要领就反映出不同的镀层优劣情况。针对这种情况，本文根据相关机械镀技术标准，列举不同零部件产品的机械镀镀层，提出检测判别方法来评估镀层的优劣情况，使相关用户，对机械镀工艺技术的生产应用与质量检测提高到一定的认知水平。
1.户外用电力、高速公路螺栓机械镀锌重防腐厚镀层的检测与控制 因为是户外使用，所以都重点要求零件表面镀层的含锌量达到350克/平米，或镀层厚度为50微米以上；也有更高要求的，目的是要满足户外使用的紧固件达到10-30年以上不生红锈（1）。如，美国输电铁塔镀锌螺栓标准ASTM-A394-93除要求电力螺栓防腐通常可采用镀层含锌量350克/平米的热镀锌或机械镀锌外，对特定环境的机械镀锌的镀层厚度也专门提出了镀层最小平均含锌量为1.65盎司/平方呎（5.02克/平方分米或71.7微米镀层厚度）以及任意点处镀层的最小含锌量为1.05 盎司/平方呎（4.569克/平方分米或65.27微米镀层厚度）我国的《电力金具通用技术条件》GB 2314-1997技术标准也明确提出螺栓的镀锌含量最低为380克/平方米 (约54.285微米锌镀层厚度)这些镀层含锌量的要求，都是基于锌镀层是电化学阳极保护镀层来确定的，镀层的含锌量多少，是与防腐蚀年限成正比的。镀层厚度检测可采用磁性测厚仪或金相镀层显微剖面来检测。 对镀层与基体的结合力，可按相关技术标准或常规的镀层结合力检测标准来检测。
　　另外，对机械镀的生产工艺技术优劣水平考核时，可根据机械镀形成镀层的特点，在批量生产时，每次滚筒生产零件倒出后，对整体零件镀层韧性目视检察时，不应存在镀层表面在零件的凸刃处产生镀层被冲击脱落现象，并且抽检要求达到镀层的常规硫酸铜试验四次以上；镀层结合力及韧性检察为：用钢制榔头凸刃处冲击零件表面镀层时，可允许被冲击镀层从局部脱落镀层碎渣，但镀层脱掉后，底部不可露裸底层铜色或铁基体。 这两个检察要点将体现该机械镀工艺技术水平的优劣。
　　由于机械沉积镀层的生产厂操作技术方式各异，同时要抽检考核机械镀镀层的密度结构，这是按澳大利亚AS-3566.2-2002技术标准对镀层进行金相显微剖面制备，然后按标准结构密度图形对比，并按密度图形确定的8级标准来考核比较确认。镀层密度8级的金相剖面显微镀层观察时，镀层的空洞就很微小和量少，这一点对户外重防腐锌镀层来讲尤为重要。对镀层的外观检查，除考核表面光亮度（机械镀镀层特性表面为光滑的半光亮镀层、不如电镀层全光亮，但镀层表面光滑、光亮优于热浸镀锌）外，还要检查镀层表面是否有游离金属（锌）粉存在。
　　考核方法是，镀后零件镀层擦拭皮肤时，检查皮肤表面不应挂有黑灰色锌粉。上述几个考核点在生产上都能稳定达到时，就说明其厚镀层的机械镀工艺技术生产已达到优良应用的技术水平。并在其环保及清洁生产工艺对比认同时，对于户外紧固件重防腐锌镀层技术领域，取代污染严重的手工操作热浸镀锌工艺，将具备可比竞争性。
　　2 各类零部件的机械镀镀层检测
2．1 高强钢零部件的机械镀锌
　　这类零件的镀层厚度一般为：5-50微米镀层厚度范围，产品有射钉、弹簧零件、紧固件、冲压件等，应用机械镀锌主要是防止镀锌过程对这类淬火钢基体产生渗氢并造成对零件基体氢脆危害。机械镀镀层沉积过程不通电，没有电化学阴极析氢现象，所以对淬火钢基体不产生氢脆危害，这就是机械镀工业应用的价值。
　　对这类零件的镀层质量的检测同样按上述“1”叙述的各项要求进行检测外，需要时，还要对镀层进行必要的后处理铬钝化；对于钝化的检测要求，按美国ASTM-B695-00技术标准《钢铁上机械沉积锌镀层 标准规范》通用72小时盐雾试验不产生白色锈蚀物为镀层钝化合格。但镀层的钝化正常合格与机械镀锌的工艺操作要点、促进剂配方结构有着相互的依赖关系。也就是镀层表面光滑、光亮，不挂游离锌粉，并镀层金相显微剖面按AS-3566.2-2002技术标准显微检测达到镀层结构密度8级，达到这些项目的技术要求，镀层后处理钝化质量就有了技术保证。
　　另外，若机械镀工艺操作技术要点不完善，在零件的尖刃部位，通过10倍放大镜检查时，将见到露裸铁基体现象产生。所以，机械镀的工艺生产技术操作控制仍是重要的，对不同形状的零件要作相应技术操作调整来适应；这也适合生产中时有发生的镀层冲击脱落现象的技术处理。
　　2．2 钻尾钉的机械镀混合锌锡粉镀层
　　国内各型号的钻尾钉机械镀混合锌锡粉镀层，是按澳大利亚AS-3566.2-2002技术标准执行生产的，机械镀层检测项目有：镀层厚度25微米和45微米级别；金相剖面显微密度8级要求；镀层结合力；镀层钝化72小时不产生白锈；镀层含锡量20%和25%技术等级要求；镀后镀层表面浸涂料加温固化。这些检测项目合格后，镀层盐雾试验可通过1000小时以上。
　　机械镀混合锌锡粉镀层的户外使用寿命与镀层正确充足的含锡量及镀层金相显微密度标准8级重要相关，这就要求工艺技术操作与沉积用促进剂及相关应用原料适合稳定，并可通过技术要求的各项检测指标。
　　3.相关机械镀技术标准参考
　　用户根据产品技术要求，采用相关机械镀镀层时，行之有效的方法应是对镀后产品进行任意产品数量抽检，并以此对产品镀层质量和技术工艺的优劣作出正确判断。只有按相关的技术标准项目反复检测合格，才能确定产品镀层质量通过和符合对应的技术标准。
　　各类相关应用的机械镀技术标准题目如下（2）：
　　（1）钢铁制件机械镀锌：JB/T 8928-1999年。
　　（2）机械镀锌通用技术标准：ASTM B695-00；《钢铁上锌机械沉积层标准规范》。
　　（3）输电铁塔镀锌螺栓标准：ASTM A394-93。
　　（4）钢结构连接用高强螺栓标准：ASTM A325M-97。
　　（5）公路护栏用波形梁标准： AASHTO M180-89。
　　（6）国家公路与运输管理协会，行业通用机械镀锌标准：AASHTO -M298-92。
　　（7）木材基体材料用制钉标准：ASTM F 547-77（Reapproved 1995）。
　　（8）美军应用机械镀标准：MIL-C-81562B。
　　（9）通用汽车公司机械镀锌企业标准：GM 4345M, GM4344M, GM4346M。
　　（10）福特汽车公司机械镀锌企业标准： ESF-MIP67-A ,ESF-MIP68-A。
　　（11）克来斯勒汽车公司机械镀锌企业标准：PS-8956, PS1536, PS4850 。
　　（12）澳大利亚钻尾钉机械镀防腐标准：AS-3566.2-2002
　　机械镀的工艺优势，在于适应相关的机械零部件的防腐蚀；镀层没有氢脆危害，可常温生产操作，可调整镀层金属粉种类来提高防腐能力，工艺生产对环境污染少，属于清洁生产工艺。