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1 前言
從嚴(yán)格意義上來講，機(jī)械鍍鋅有干性機(jī)械鍍鋅和濕性機(jī)械鍍鋅，干性機(jī)械鍍鋅在日本發(fā)展較快，現(xiàn)在太平洋沿洋各國和歐洲許多國家得到開發(fā)利用。本文所述機(jī)械鍍鋅為濕性機(jī)械鍍鋅(以下簡稱機(jī)械鍍鋅)。
機(jī)械鍍鋅是一種80年代末在美國發(fā)展起來并進(jìn)人工業(yè)應(yīng)用的表面處理新工藝，可用于替代熱鍍和電鍍。機(jī)械鍍鋅是一種在常溫常壓下利用化學(xué)吸咐沉積和機(jī)械碰撞使金屬粉在工件表面形成鋅鍍層的工藝。
典型的機(jī)械鍍鋅工藝是把經(jīng)過鍍前處理的零件放人機(jī)械轉(zhuǎn)動的滾筒中，加入水和沖擊介質(zhì)(玻璃丸)，轉(zhuǎn)動滾筒形成一個具有碰撞和搓碾作用的流態(tài)環(huán)境。根據(jù)預(yù)定的鍍層厚度加入鋅粉和藥劑，在化學(xué)和機(jī)械碰撞的共同作用下使零件的表面形成鋅鍍層。機(jī)械鍍鋅所用原料無毒性，環(huán)境易治理，可實(shí)現(xiàn)過程無工業(yè)污染，鍍后無氫脆和退火軟化現(xiàn)象，可滿足高強(qiáng)度零件的使用要求，例如汽車的高強(qiáng)度緊固件、射釘和高強(qiáng)度環(huán)鏈。機(jī)械鍍鋅層的厚度可以根據(jù)需要通過加料量控制，例如美國的ASTM標(biāo)準(zhǔn)中機(jī)械鍍鋅的厚度范圍為5～135um，我國機(jī)械部標(biāo)準(zhǔn)中為5—110um(11個等級)，生產(chǎn)中可依零件的防腐蝕要求選擇適合的厚度，實(shí)現(xiàn)防腐功能與生產(chǎn)成本的合理控制。此外，工藝的動作原理使得專用設(shè)備容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化生產(chǎn)和自動控制，許多工業(yè)發(fā)達(dá)國家在高強(qiáng)度緊固件和一些小五金制品上逐漸采用。
2 我國機(jī)械鍍鋅的應(yīng)用狀況
我國的機(jī)械鍍鋅工藝發(fā)展稍晚，只有十幾年的歷史。目前國內(nèi)在生產(chǎn)上應(yīng)用的機(jī)械鍍鋅工藝主要有兩種：美國工藝的轉(zhuǎn)化型和昆明理工大學(xué)的工藝。80年代末期，廣東、云南、天津和四川的幾家科研單位對機(jī)械鍍鋅的工藝及理論進(jìn)行了研究。1992年，我國第一臺完全由Pc機(jī)控制的機(jī)械鍍鋅機(jī)及其配套的工藝、原料在云南出臺，由于其價格太昂貴，且當(dāng)時人們對該技術(shù)沒有一點(diǎn)認(rèn)識，結(jié)果并沒有在生產(chǎn)上獲得應(yīng)用，但它使人們意識到機(jī)械鍍鋅對傳統(tǒng)鍍鋅工藝的挑戰(zhàn)與此同時，國外公司的機(jī)械鍍鋅技術(shù)開始進(jìn)軍我國，但是因其設(shè)備、工藝原料價格太高(小型設(shè)備約40萬元一套，且原料的購置費(fèi)也高)，原料的購買源不廣泛，主要技術(shù)保密，其結(jié)果也是沒有被國內(nèi)的客戶接受，只有一兩個廠家引進(jìn)該項技術(shù)，且運(yùn)行狀況不盡人意。以后的幾年里，國內(nèi)的幾家科研單位分別研制除了自己工藝的機(jī)械鍍鋅工藝及設(shè)備。如天津的機(jī)械鍍鋅工藝，其產(chǎn)品表面光滑，鍍樣均勻美觀，結(jié)合力強(qiáng);但原料較貴(700—800元/T)，且加料較難，因?yàn)榛瘜W(xué)藥劑稍稠，鋅粉必須均勻地撒在玻璃珠和工件上。因此其實(shí)際應(yīng)用效果并不理想。山東的機(jī)械鍍鋅工藝發(fā)展也較快，但在實(shí)際生產(chǎn)中還沒有得到很好的推廣、應(yīng)用。還有，象廣東、北京的科研單位研究的機(jī)械鍍鋅工藝因各種原因也沒有得到推廣、應(yīng)用。昆明理工大學(xué)研制的機(jī)械鍍鋅工藝是國內(nèi)最成功的，其操作簡便、工藝成熟，所有的化學(xué)原料實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，設(shè)備的性能和價格也適合我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平;在工藝技術(shù)、鍍件質(zhì)量、設(shè)備功能及生產(chǎn)成本等方面在國際市場上具有較強(qiáng)的競爭力，已在國內(nèi)多個廠家得到成功應(yīng)用。
2.1機(jī)械鍍鋅工藝的應(yīng)用情況
筆者有機(jī)會對國產(chǎn)的機(jī)械鍍鋅工藝及設(shè)備在幾個轉(zhuǎn)讓單位的應(yīng)用、適應(yīng)情況進(jìn)行了調(diào)研，調(diào)研單位有H省××廠(私營企業(yè)，以下簡稱為A)，于2000年6月引進(jìn)機(jī)械鍍鋅工藝及設(shè)備(JDX100—2型一臺);J省XX廠(私營企業(yè)，以下簡稱為B)，于1999年l0月引進(jìn)機(jī)械鍍鋅工藝及設(shè)備(JDX100—2型一臺);Z省xx廠(私營企業(yè)，以下簡稱為c)，于2000年1月引進(jìn)機(jī)械鍍鋅工藝及設(shè)備(JDX100—2型3臺，JDX300—1型一臺)。下面就國產(chǎn)機(jī)械鍍鋅的應(yīng)用情況介紹一下，希望引起廣大表面處理工作者的注意，促進(jìn)我國機(jī)械鍍鋅工藝的發(fā)展。
總的來講，機(jī)械鍍鋅工藝在三家單位的應(yīng)用都很正常，達(dá)到了預(yù)期的生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)目標(biāo)，沒有出現(xiàn)“水土不服的現(xiàn)象但是，由于我國地域間的經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡，以上各廠家的規(guī)模和待鍍鋅件的類別、來源的不同，又使得機(jī)械鍍鋅在工藝應(yīng)用多少存在些差異。
A廠的機(jī)械鍍鋅主要是針對外來件的加工，加工件的來源多為私營企業(yè)，也有國有企業(yè);加工件的種類主要有標(biāo)準(zhǔn)件，高速公路上的高強(qiáng)度緊固件，農(nóng)用棚中的緊固、扣、環(huán)件。加工的最大件為60cm長的螺桿，最小件是3~4mm的小螺絲，所得鍍鋅層都非常令人滿意。A廠建有機(jī)械鍍鋅的專用廠房，若再進(jìn)一步加強(qiáng)管理、規(guī)劃，可發(fā)揮機(jī)械鍍鋅工藝的潛能，提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)率。
B廠機(jī)械鍍鋅也主要是對外來件加工，主要是高速公路上的高強(qiáng)度緊固件、線路金具及郵電器件。機(jī)械鍍鋅和電鍍在同一車間內(nèi)進(jìn)行，合理地利用廠房空間。若進(jìn)一步規(guī)劃，可以使機(jī)械鍍鋅和電鍍鋅相互補(bǔ)充，滿足不同客戶的要求，獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益.
C廠是專業(yè)生產(chǎn)鏈條的廠家，產(chǎn)品主要是承重鏈，也有部分錨鏈、防滑鏈。C廠生產(chǎn)規(guī)模較大，且用戶對產(chǎn)品質(zhì)量要求較高，這更顯示了機(jī)械鍍鋅工藝的優(yōu)越性。生產(chǎn)的鏈條主要是出口美國和歐洲一些國家，主要應(yīng)用于海港、口岸的貨物搬運(yùn)過程中的乘重。用于機(jī)械鍍鋅的鏈條，大部分是自己生產(chǎn)的鏈條，其余的是外來的鏈條和一些小件;主要目的是在保證鏈條強(qiáng)度的前提下增加鏈條的抗腐蝕性能，獲得優(yōu)美的外觀。機(jī)械鍍鋅車問管理完善.規(guī)劃合理，勞動強(qiáng)度小、工作環(huán)境好、操作簡單、生產(chǎn)效率高、鍍鋅效果佳，尤其是高強(qiáng)度鏈條機(jī)械鍍鋅受到美國用戶的極高稱贊。
三廠家機(jī)械鍍鋅工藝流程如下：
A廠：除油→酸洗→機(jī)械鍍鋅→燙干→包裝
B廠：除油→酸洗→機(jī)械鍍鋅→晾干→包裝
c廠：盤鏈→酸洗→機(jī)械鍍鋅→烘干→檢驗(yàn)→包裝→精包裝(盤鏈這一步驟非常重要，它對最后的鍍鋅結(jié)果影響很大。)
機(jī)械鍍鋅的工藝過程變化不大，幾家單位的稍微不同之處主要是在前、后處理階段。
脫脂是一個表面處理領(lǐng)域令人頭疼的問題。
A廠采用火燒。就是在燃煤上面放一塊厚鐵板，然后將工件放在燒紅的鐵板上在露天下燒。這樣熱量的利用率不高，且工件脫脂不均勻，鐵板經(jīng)常燒損，環(huán)境效益較差。脫脂效果遠(yuǎn)不如電爐加熱脫脂，但相比之下，燒煤要比用電便宜得多若考慮自建一反射爐，既可以增大處理量.又可以避免以上各種弊端，增強(qiáng)脫脂效果。
B廠采用堿水化學(xué)脫脂。將配好的堿水、表面活性劑連同工件加入可轉(zhuǎn)動的滾筒中，在化學(xué)反應(yīng)和機(jī)械摩擦的作用下脫脂，效果不太佳，若采用80—90℃的熱水配堿溶液效果較好。
C廠的前處理較為簡單，因?yàn)榫幒玫逆湕l上投有油脂，可省去除油這一工序。外來的鏈條基本上沒有油脂，即使有少量的油脂存在，在滾筒中加堿水一滾就掉了。
除銹工序三家單位基本相同，采用硫酸溶液除銹。
后處理的烘干階段，A廠是將鍍鋅后的工件浸入9o℃左右的水中2～3min，取出一晾即干。B廠是采用鍍后工件自然風(fēng)干。C廠自建烘房，房子四面用電阻絲加熱，地板是鋼板，下面用煤徽加熱，房內(nèi)采用熱電偶與外面控溫箱相連，鍍后工件直接放在鋼板上，控制溫度130～150℃，約加40min即可烘干，同時可消除機(jī)械鍍鋅產(chǎn)生的輕微氫脆。
廢液處理，因這三家單位都建立在遠(yuǎn)離城市的鄉(xiāng)鎮(zhèn)，環(huán)保意識較薄弱，對廢液處理不完善。A廠的酸洗液和鍍后液處理不很完善，就直接排放到廠區(qū)外的廢水溝中。B廠開始時也忽視了廢液的處理，后在環(huán)保法規(guī)的督促下，對廢液進(jìn)行了徹底的處理，獲得很好的社會效益。C廠采用沉淀池，將鍍后液、酸洗液和堿水排放到沉淀池中，然后將沉淀池中上面的清水抽走回用，這種方法麻煩的就是沉淀池每隔一段時間就必須清理一次，C廠基本上實(shí)現(xiàn)了零污染，只是沉淀池的清理不方便。從以上的結(jié)果可以看出，我國鄉(xiāng)鎮(zhèn)中小型私營企業(yè)迅速發(fā)展的同時也帶來了一些弊端。因機(jī)械鍍鋅的廢水是鍍后液和工件的沖洗水，廢水主要是鋅超標(biāo)。采用“中和沉淀一混凝澄清法”加入NaOH，將pH值調(diào)節(jié)到8.3~8.5，澄清后即可作為沖洗水循環(huán)使用。處理后的廢水如需排放，可以通過一個斜板沉淀塔(2m3)澄清，再經(jīng)過砂濾池去除細(xì)微的懸浮物，就能夠達(dá)到一級和二級排放標(biāo)準(zhǔn)。若三廠家加強(qiáng)對機(jī)械鍍鋅工藝前處理和后處理的管理，少量的投資就可以實(shí)現(xiàn)零污染，體現(xiàn)出機(jī)械鍍鋅工藝的優(yōu)越性。
2.2機(jī)械鍍鋅的經(jīng)濟(jì)效益
A廠和B廠的機(jī)械鍍鋅的加工件主要是外來件，所以他們的業(yè)務(wù)量由他們攬件量的多少而定。
A廠主要是對零散件機(jī)械鍍鋅，設(shè)A廠零散件機(jī)械鍍鋅的成本為a(a是一個范圍，單位百元/T。其中包括工商、稅務(wù)等各種費(fèi)用).機(jī)械鍍鋅對外加工價格1.85a一1.86a，加工利潤0.71a一1.0a。A廠從2000年6月至2001年1月共鍍零件約80噸，所得利潤60~80a。而B廠同期間的鍍鋅加工量要稍少一些。
C廠主要是對鏈條機(jī)械鍍鋅，承重鏈條的年產(chǎn)量約3000噸，其中的1/3要機(jī)械鍍鋅，再加上外來鏈條和小件，每天的鍍鋅加工量約5噸多，年機(jī)械鍍鋅鏈條量約1800噸。設(shè)C廠鏈條的機(jī)械鍍鋅加工成本b(b是一個范圍，單位百元/T。其中包括工商、稅務(wù)等各種費(fèi)用)，外來鏈條的機(jī)械鍍鋅加工價格1.8b一2.0b，可見利潤0.8b一1.0b。C廠的利潤1600b一2000b。
2.3機(jī)械鍍鋅產(chǎn)品的檢驗(yàn)
以上三廠家引用機(jī)械鍍鋅工藝成批量生產(chǎn)，由于我國中小型私營企業(yè)才起步發(fā)展，企業(yè)的管理制度不太完善，再加上當(dāng)時我國還沒有出臺有關(guān)機(jī)械鍍鋅的國標(biāo)、行標(biāo)或部標(biāo)，所以產(chǎn)品的檢驗(yàn)沒有標(biāo)準(zhǔn)可依，對于機(jī)械鍍鋅小件，在保證鍍層厚度的前提下，只是用眼睛觀察鍍件的外觀即可。承重鏈條在檢驗(yàn)外觀質(zhì)量的前提下還要進(jìn)行拉伸強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明機(jī)械鍍鋅對鏈條的拉伸強(qiáng)度沒有影響。
經(jīng)過對以上三廠家機(jī)械鍍鋅工藝的應(yīng)用情況調(diào)查總結(jié)，發(fā)現(xiàn)國產(chǎn)機(jī)械鍍鋅工藝及設(shè)備運(yùn)行良好，經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益都有很大潛力尤其是一些零散小件，采用熱浸鍍易起瘤，采用電鍍，鍍層的防護(hù)性差;只有采用機(jī)械鍍鋅。特別是鏈條和射釘?shù)湫彤a(chǎn)品已打入國際市場，受到外商的好評。但是，人們對機(jī)械鍍鋅工藝的認(rèn)識太少，對機(jī)械鍍鋅層的結(jié)構(gòu)及理論的認(rèn)識更少，對機(jī)械鍍鋅產(chǎn)品的質(zhì)量沒有統(tǒng)一的檢驗(yàn)和管理，這大大阻礙了機(jī)械鍍鋅工藝應(yīng)用的發(fā)展。另外，目前仍在此方面進(jìn)行大量研究的山東、云南、天津三家科研單位力量都較為薄弱，相互之間沒有必要的切磋、探討，致使機(jī)械鍍鋅工藝及設(shè)備還存在某些缺陷，在廣泛應(yīng)用上發(fā)展緩慢。
3 結(jié)束語
我國內(nèi)地和沿海的經(jīng)濟(jì)差距非常大，私營企業(yè)在沿海發(fā)展迅猛，規(guī)模不斷擴(kuò)大，其中小五金件的市場廣闊(浙江永康和河北永年是我國的小五金和標(biāo)準(zhǔn)件基地);從世界范圍來看，發(fā)達(dá)國家正在將機(jī)加工行業(yè)轉(zhuǎn)移到發(fā)展中國家。這對機(jī)械鍍鋅市場的擴(kuò)大極為有利。
同時也希望此方面的科技工作者加強(qiáng)相互之間合作，領(lǐng)導(dǎo)者給以充分的重視，使這一新穎工藝在我國得到迅速發(fā)展，推進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的步伐。在國內(nèi)經(jīng)濟(jì)和國際經(jīng)濟(jì)接軌之際，再加上我國第一部關(guān)于機(jī)械鍍鋅的標(biāo)準(zhǔn)(鋼鐵制件機(jī)械鍍鋅JB/T8928—1999)的頒布，機(jī)械鍍鋅會全面進(jìn)入市場，廣為國內(nèi)外所認(rèn)可，成為金屬表面鍍行業(yè)的一顆新秀。
