[发明专利]快速活化机械镀锌工艺

说明书

本发明涉及金属材料镀覆工艺，特别是快速活化机械镀锌工艺。

机械镀锌工艺是近年来应用于工业生产中的新工艺，它是采用活化剂、金属锌粉、冲击介质和水混合成浆液，工件与该浆液在一个转动的滚筒中，借助介质的碰撞使锌颗粒“冷焊”到工件表面上形成一个连续锌层，机械镀锌的锌耗量仅为热浸镀的30%，并且可以对零散件，如螺栓、螺母、钉子、弹簧、管路连接件等镀覆。但现有的机械镀锌工艺由于采用聚氧乙烯乙醇等高分子化合物作为主要活化剂，它只能起到分散金属粉的作用，如美国专利USPat4389413，和USPat3328197。现有工艺若各种化学药剂的比例调定不当将带来镀层不均匀和附着差的缺陷，另外现有机械镀锌工艺主要以机械碰撞或“冷焊”方式形成镀锌层，在工艺过程中要更换几次料液，使操作繁杂、速度慢，不利于提高工作效率，再者沉积铜基层工序是在镀桶中进行，易造成沉积不均、覆盖不完全，从而影响后续镀层的附着性。现有的机械镀锌工艺只能对长度不超过25-30厘米，单件重不超过0.5-1千克的零散工件进行镀覆，使欲镀工件受限。

本发明的目的在于提供一种新型表面活化剂，并配以促进剂、调整剂和平整剂，以改善金属零件表面和金属粉表面活性，加快金属粉在工件表面的均匀沉积，从而加快整个机械镀锌工艺，提高镀层质量，降低生产成本。

本发明的基本要点是采用一种较为理想的表面活化剂，使之能增加金属工件表面、锌粉团粒与混合料液的浸润性，降低锌粉颗粒在混合液中相互之间的表面张力，促进锌粉的微团粒化与工件表面的互相吸附，并起到洁净工件和锌粉颗粒表面的作用，加快锌粉在工件表面各部位的均匀沉积，进而在机械碰撞作用下紧实、变形而镶嵌成镀锌层。

本发明将通过下列工艺方法实现：

（1）清洗，清洗并去除工件表面的油污、锈和氧化层，可采用传统的酸、碱方法、电解法或市售清洗剂进行，保证工件表面裸露出铁基;

（2）沉积铜，将清洗过的工件浸入硫酸铜、硫酸的水溶液中，浸入时间为30秒-2分钟，溶液的成分和配入量是

五水硫酸铜    30-40克/升，

硫酸（工业纯97%）    0.5-1.5毫升/升，

余量为水。

沉积铜这一工序是在主机镀桶外的专用槽内进行的，上述溶液可连续使用，并可定期补加，以保证工件表面铜基层均匀全面地沉积。

（3）加料混合，将经过上述工序处理过的工件与冲击介质一起加入到主机镀桶中，冲击介质可用玻璃丸，按玻璃丸的体积是工件体积的1-3倍加入，玻璃丸可采用直径1-2mm，2-3mm，3-4mm，4-5mm，按1∶2∶2∶1的比例混合即可;

（4）调整混合液，在镀桶中加入水，水量以浸没工件和玻璃丸为宜，之后加入调整剂，加入量以pH值为1-3为宜，调整剂的成分是硫酸和缓蚀剂，缓蚀剂可用硫脲或乌洛托品，按0.05-0.1%的量加入，浓度均为工业纯;

（5）建立锌基层，按每平方米被镀面积7-8克/微米（即在每平方米被镀面积上镀每微米厚的锌层所需的锌量，促进剂、平整剂的用量也是如此）的量加入锌粉，并加入基层沉积促进剂和平整剂，使工件上沉积并建立一层致密的锌基层，即闪锌。基层沉积促进剂为重金属盐，可用浓度为5-10%的氯化亚锡或硫酸亚锡水溶液，促进剂的加入量为每平方米被镀面积3-5毫升/微米;平整剂可采用浓度为10%的聚醋酸乙烯或胶朊水溶液，平整剂的加入量为每平方米被镀面积8-12毫升/微米。

（6）镀层增厚，在混合液中按每平方米被镀面积60-120毫升的量加表面活化剂，表面活化剂系阴离子系表面活化剂，其成分和配方如下：配方一（体积百分比）

椰子油    14-16%

氢氧化钾（浓度50%），    10-13%

碳酸钾    1-2%

丙三醇    3-2%，

水    72-67%，

或配方二

聚乙二醇150二硬脂酸脂    0.5-1%，

硫代琥珀酸盐    21-24%，

椰子酰胺DEA    1.8-2.5%，

4-羟基甲酸甲酯    0.12-0.17%，

二烯丙基二甲基氯化铵与

丙烯酰胺的聚合物    4-5%，

聚苯乙烯胶乳    0.7-1%，

柠檬酸    0.1-0.15%，

氯化钠    1-1.5%，

水    65-70%。

上述表面活化剂配制好后即作为专用活化制剂使用。