机械镀

mechanical plating
机械镀是20世纪40~50年代由美国马里兰州巴尔的摩市Tainton公司的 Erith Clayton发明的一种涂镀工艺。
机械镀是一种在常温常压下利用物理、化学吸附沉积和机械碰撞使金属粉在工件表面形成镀层的工艺。金属粉可以是金属锌、锌-铝、锌-锡或其它有色金属和合金。典型的机械镀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(玻璃丸),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金属粉和药剂,在化学药剂和机械碰撞的共同作用下使零件的表面形成镀层。
将冲击料(如玻璃球)、表面处理剂、镀覆促进剂、金属粉和镀件一起放入滚筒中,并通过滚筒滚动时产生的动能,把金属粉冷压到零件表面上形成镀层的过程。机械镀的镀层无氢脆,厚度均匀,但外观不如电镀层平滑、光亮。适于机械镀的金属有锌、镉、锡、铝、铜等软金属或它们的合金;适于机械镀的零件有螺钉、螺帽、垫片、铁钉、销钉、簧片等小零件及对氢脆敏感的高强钢与弹簧。
从严格意义来讲,机械镀分为干法机械镀(dry impact plating)和湿法机械镀(wet impact plating)。
国内典型工艺的简介如下:
1. 工件表面预处理(脱脂、除锈)
2. 向滚筒中装料(水、工件、玻璃珠介质)
3. 加入无机酸(调整镀液环境)
4. 基层建立(金属粉和少量沉积活化剂)
5. 加入保持活化剂)
6. 镀层循环增厚(金属粉、沉积活化剂)
7. 水抛光
8. 卸料
9. 工件与玻璃珠分离
典型的机械镀工艺大至可归纳为4个阶段:(1)表面预处理:去除工件表面上的油污及氧化物使工件裸露出金属基体。(2)闪镀铜:在经预处理的工件表面上形成一层较薄的铜层,而此过程仅需30~90s,习惯上称为闪铜。但国内改进之后的工艺无需闪铜,直接镀金属粉。(3)镀覆:闪铜后即进入镀覆阶段。根据工件表面积及镀层厚度控制金属粉末和活化剂的量。如在总表面积为1平方米工件上,镀25μm的锌层,大约需200g锌粉。(4)后处理:镀覆后的分离—漂洗—干燥—钝化—密封等均属此阶段。镀后工件与介质等分离。介质可重复使用,而工件经漂洗、干燥后装箱。如需要,工件可进一步钝化或有机物封膜以提高耐蚀性。
与传统镀锌工艺比较,机械镀锌有如下几个特点:
﹙1﹚ 镀后无氢脆和退火软化现象
高强度钢电镀后普遍存在氢脆现象,即便处理也不能除尽,严重影响产品质量;而机械镀锌后自然放置24--48小时或150℃保温后氢脆现象可完全消失。而热浸镀锌的高温使高强度钢退火软化, 同样影响产品质量。而机械镀可避免以上问题、可以满足高强度的五金件,例如航空五金、汽车五金件等。
﹙2﹚ 工业过程可实现清洁生产
机械镀锌所用原料无毒性,全过程在室温下进行;工艺用水可循环使用,冲洗水采用化学法沉淀重金属离子.澄清后循环使用;操作环境较好,符合近几年提出的“绿色加工”或“清洁生产”的概念。
﹙3﹚ 生产成本低 生产效益高
机械镀锌操作方便,设备简单,适合生产量大的小工件,高强度的标准件和紧固件;生产加工数量大,每批可以书百kg计;工件一次合格率高;所用原料已经国产化。
﹙4﹚ 镀层厚度可根据需要控制加料
可计算每平方米镀锌约8g/μm,对于中厚层镀层(5--20μm)的镀锌,每次加料可增厚3--5μm;较厚的镀层可提高加料强度,每次增厚10μm。