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1、 研究所概況
昆明理工大學(xué)材料保護(hù)研究所現(xiàn)有研究人員16名，其中：正高級(jí)職稱2名，副高級(jí)職稱2名，中級(jí)職稱3名，碩士和博士研究生9名。研究所具備表面工程、材料加工、機(jī)械設(shè)計(jì)及制造、自動(dòng)控制和化學(xué)方面的多學(xué)科人才，最重要的是經(jīng)過多年的研究和應(yīng)用實(shí)踐鍛煉，形成了一支多學(xué)科組合的、具有理論研究和工程實(shí)施能力的工藝研究和產(chǎn)品開發(fā)隊(duì)伍。研究所負(fù)責(zé)人和主要研究人員是國(guó)內(nèi)機(jī)械鍍鋅工藝及設(shè)備最早的研究者和專利發(fā)明人，現(xiàn)擁有已授權(quán)中國(guó)發(fā)明專利一項(xiàng)，實(shí)用新型專利兩項(xiàng)，機(jī)械鍍鋅項(xiàng)目曾兩次獲得省應(yīng)用基礎(chǔ)研究基金資助，于2003年撰寫了《機(jī)械鍍?cè)砑皯?yīng)用》專著。曾榮獲云南省優(yōu)秀班組、中國(guó)有色金屬工業(yè)總公司科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)和云南省科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)。
我所經(jīng)十余年的研究和工業(yè)應(yīng)用推廣，在借鑒國(guó)外工藝的基礎(chǔ)上開發(fā)出獨(dú)創(chuàng)的工藝和專用設(shè)備，已實(shí)現(xiàn)工藝、設(shè)備和原料的工業(yè)應(yīng)用一體化。
2、機(jī)械鍍鋅特點(diǎn)
機(jī)械鍍鋅是國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家近年進(jìn)入工業(yè)應(yīng)用的新工藝，可實(shí)現(xiàn)清潔式生產(chǎn)過程，是綠色表面處理技術(shù)。與傳統(tǒng)鍍鋅工藝比較有如下主要特點(diǎn)：
鍍層均勻光亮，鍍層厚度可通過計(jì)量加料按工件服役環(huán)境的腐蝕條件要求在5～110μm內(nèi)控制。且容易實(shí)現(xiàn)鍍層合金化。
機(jī)械鍍不像電鍍需要整流電源，也不像熱浸鍍需要加熱裝置，鍍鋅過程在室溫下進(jìn)行，鍍件無鍍后氫脆，也無鍍后回火軟化現(xiàn)象。
零件鍍層厚度相同時(shí)，耐腐蝕性與電鍍和熱浸鍍相當(dāng);且生產(chǎn)成本低于電鍍和熱浸鍍。
操作環(huán)境好，無高溫、粉塵、煙霧，鍍后廢水經(jīng)中和—混凝沉降處理即可達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。
與電鍍和熱浸鍍鋅的綜合比較如下：
| 外觀 | 厚度范圍 | 裝飾性能 | 結(jié)合強(qiáng)度 | 耐蝕性能 | 氫脆 | 回火軟化或脆性 | 環(huán)保 | |
| 電鍍鋅 | 光亮 | 8-15μm | 裝飾 | 中 | 低 | 有 | 無 | 有污染 |
| 熱鍍鋅 | 光亮適中 | 60-100μm | 非 | 高 | 高 | 無 | 有 | 有污染 |
| 機(jī)械鍍鋅 | 光澤適中 | 5-110μm | 非 | 中 | 高 | 無 | 無 | 無工業(yè)污染 |
3、應(yīng)用范圍
機(jī)械鍍鋅的應(yīng)用比較廣泛，涉及到車輛制造業(yè)、電力電網(wǎng)、建筑行業(yè)、道路交通設(shè)施、建筑金具、小五金及農(nóng)用暖棚等很多領(lǐng)域，一般長(zhǎng)度小于300mm，重量少于1kg的工件適合于機(jī)械鍍。最適合機(jī)械鍍的工件有環(huán)鏈、螺栓、螺母、各種墊片、彈簧、自攻螺釘、射釘、水泥釘、膨脹釘、線路金具、管路聯(lián)接件和高強(qiáng)度緊固件等。可用于機(jī)械鍍的工件基體材料有：非合金結(jié)構(gòu)鋼、低合金結(jié)構(gòu)鋼、彈簧鋼、鑄鐵(可鍛鑄鐵、灰鑄鐵、球墨鑄鐵)、粉末冶金件和銅制零件等。
4、工藝特點(diǎn)
目前國(guó)外應(yīng)用的是有機(jī)酸及有機(jī)酸鹽活化，錫鹽沉積工藝，鍍速慢、成本高。本工藝為獨(dú)創(chuàng)的無機(jī)酸及無機(jī)酸鹽與復(fù)合表面活性劑活化，少錫鹽沉積工藝。其特點(diǎn)：無預(yù)鍍銅處理，僅加入少量的無機(jī)酸調(diào)整鍍液活性，加入鋅粉和少量的錫鹽形成鋅—錫基層。然后加入由幾種表面活性劑合成的保持性活化劑，形成穩(wěn)定的沉積環(huán)境。隨后交替加入鋅粉和無機(jī)鹽復(fù)合沉積劑，逐次增加厚度。由于活化劑活性高，保持時(shí)間長(zhǎng)，使沉積過程穩(wěn)定快速，沉積劑使結(jié)晶細(xì)化，結(jié)合強(qiáng)度增加。該工藝是本所獨(dú)立研究的、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的、經(jīng)過工業(yè)批量穩(wěn)定運(yùn)行的成熟工藝。
5、工藝原理
機(jī)械鍍鋅的原理是：在室溫下，把經(jīng)過除油、銹和蠟的鋼鐵零件放入一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的鍍桶中，加入水和沖擊介質(zhì)，形成一個(gè)起到碰撞、搓碾作用的流態(tài)環(huán)境，根據(jù)預(yù)定的鍍鋅層厚度加入鋅粉和藥劑，在物理、化學(xué)吸附和機(jī)械碰撞的共同作用下在鋼鐵表面上形成鍍鋅層。
6、機(jī)械鍍鋅設(shè)備
機(jī)械鍍鋅專用設(shè)備功能：
(1)造成工件與玻璃丸的碰撞和搓碾運(yùn)動(dòng)。
(2)流體處于被攪拌的渾沌狀態(tài)，避免鋅粉、添加劑和工件形成按質(zhì)量和粒度的偏聚分布。
(3)具有裝、卸料的功能，并便于裝、卸料。
機(jī)械鍍鋅專用設(shè)備組成：
動(dòng)力部分、鍍桶、鍍桶轉(zhuǎn)動(dòng)和擺動(dòng)裝置、控制柜等。
機(jī)械鍍鋅專用設(shè)備性能特點(diǎn)：
(1)鍍桶可0～40rpm無級(jí)調(diào)速旋轉(zhuǎn)。
(2)可360°正反向翻轉(zhuǎn)，以滿足不同位置裝、卸料要求。
(3)鍍桶能在20～60°之間循環(huán)搖擺勻料，以保證鍍層均勻。
機(jī)械鍍鋅專用設(shè)備特點(diǎn)：
(1) 以JDX100-3通用型為例，主機(jī)占地2m2，工作場(chǎng)地30m2，能耗小于5kW。每次可鍍零件100～
(2)150㎏，約需30～50分鐘。每平方米被鍍面積上，10μm厚鍍鋅層的原料成本約為2元。整個(gè)過程只需操作工人2名。
(3)輔助裝置(自動(dòng)加料裝置、工件和玻璃丸清洗分離裝置和干燥強(qiáng)化裝置等)可根據(jù)客戶的需要隨時(shí)配置。
(4)用戶可以根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模、管理要求和投資狀況，隨意選擇單主機(jī)，機(jī)械化、半自動(dòng)化、全自動(dòng)化成套設(shè)備。從單主機(jī)→機(jī)械化成套設(shè)備→半自動(dòng)化成套設(shè)備→全自動(dòng)化成套設(shè)備的升級(jí)較方便。
7、機(jī)械鍍鋅工藝及設(shè)備應(yīng)用情況
該工藝在四川、浙江、河北、廣東等十多家單位應(yīng)用，達(dá)到了預(yù)期的生產(chǎn)目標(biāo)，獲得可觀的經(jīng)濟(jì)效益。其中典型的應(yīng)用是環(huán)鏈和射釘?shù)臋C(jī)械鍍鋅，產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到國(guó)際ASTM標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)內(nèi)的JB/T8928-1999要求，每年都有5000噸以上的機(jī)械鍍鋅件出口美洲和歐洲，獲得國(guó)外用戶的贊賞。
推廣的主要技術(shù)內(nèi)容：
(1)機(jī)械鍍鋅工藝，長(zhǎng)年提供專用活化劑、鋅粉和玻璃珠。
(2)通用型機(jī)械鍍鋅主設(shè)備(JDX100-3型和JDX300—3型)，輔助設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造。
(3)機(jī)械鍍鋅機(jī)械化、自動(dòng)化成套設(shè)備。
(4)技術(shù)培訓(xùn)、咨詢，機(jī)械鍍新型鍍層的開發(fā)。
(5)小樣試鍍免費(fèi)。
(6)市場(chǎng)前景
據(jù)統(tǒng)計(jì)國(guó)內(nèi)適合于機(jī)械鍍的產(chǎn)品每年為100萬噸以上，目前實(shí)際應(yīng)用機(jī)械鍍的產(chǎn)品每年僅有1～1.5萬噸左右的產(chǎn)量，并以加工出口為主，我國(guó)進(jìn)入世貿(mào)后還將上升，可見機(jī)械鍍?cè)趪?guó)內(nèi)有著巨大的發(fā)展空間。
國(guó)外機(jī)械鍍?cè)O(shè)備和原料昂貴(整套設(shè)備17萬美元)，其原料專賣，主要技術(shù)保密，運(yùn)行狀況和經(jīng)濟(jì)效益不盡人意。我所的機(jī)械鍍鋅工藝，已實(shí)現(xiàn)所有的原料國(guó)產(chǎn)化，設(shè)備的性能和價(jià)格適合我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，具有資源，工藝技術(shù)、鍍件質(zhì)量、設(shè)備功能及生產(chǎn)成本等方面的優(yōu)勢(shì)，在國(guó)際市場(chǎng)上有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。
