体视显微镜下,机械镀锌层呈灰色半光亮色,镀层的外观光泽性及平整度逊于电镀锌层,与小五金件热浸镀锌层相差不大。镀层表面覆盖完整,没有起皮、折皱、夹杂、漏镀等影响镀层质量的缺陷(见图3-1)。因为机械镀锌层的主要作用是防腐,所以不能主要依据镀层外观光泽及平整度来判断镀层质量的好坏,且机械镀锌层外观质量受基体表面镀前状态(如基体表面是否含有夹杂、砂眼、腐蚀坑、划痕、氧化皮等)的影响较大。
机械镀锌层外观平整度及光泽受机械镀锌工艺操作参数和镀液中外加物质的影响。
1.强化时间的影响
在机械镀锌加料完毕后增加强化时间,随着强化时间的延长,工件表面不断受到玻璃丸介质的研磨,使得镀层逐渐变得平整、光亮(见图5-2)。
图5-2 强化1h镀层的外观(28×)
注:上面为正常工艺镀层,下面为强化1h镀层。
2.锌粉颗粒形状的影响
当采用片状锌粉作为机械镀锌的锌原料时,镀锌层外观比球状锌粉制备的镀锌层(见图3-1)要稍加光滑平整,光泽性也得到提高(见图5-3)。尤其是工件带有螺纹、浅凹槽时,采用片状锌粉制备的镀层在外观上(见图5-4)要明显优于采用球状锌粉制备的镀层(见图3-3)。
图5-3 片状锌粉制备镀层的表面形貌(28×)
3.锡盐的影响
在少锡盐沉积机械镀锌工艺中,只有在基层建立阶段向镀筒内添加了少量的锡盐。在美国工艺及美国转化工艺中,除了在基层建立阶段向镀筒内添加了少量的锡盐外,在镀层增厚阶段的添加剂中也加入了一定量的锡盐。锡盐加入镀筒后,在镀液中二价锡离子与金属锌粉颗粒之间发生置换反应,起到吸附和携带沉积的作用。人们在生产过程中发现,在加料完成、强化之前向镀筒内添加少量的锡可明显提高镀层的光泽性。这是因为,加料完成后,向镀筒内添加的少量锡盐中的锡离子在镀层表面与金属锌发生置换反应,在镀层表面置换析出细小的锡晶体,金属锡的延展性明显优于金属锌,在玻璃丸介质的研磨下镀层表面获得一层平整的、光亮的锌-锡复合表层。尤其是当工件带有螺纹结构或工件具有尖端特征时,如螺纹部位或钉子的钉尖也可以获得平整、光亮、覆盖完整的镀锌层(见图5-5)。锡盐的补加会造成机械镀锌成本的增加,故在实际生产中要结合实际情况采用。
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图5-4 片状锌粉制备镀层螺牙部位的镀层外观(28×)
图5-5 补加锡盐后螺纹、钉尖部位的镀锌层外观
a)螺纹部位 b)钉尖部位
4.锌基复合镀层的外观
采用锌、铝混合粉末制备锌-铝复合镀层时,对比图3-1发现锌-铝复合镀层的平整度、光泽明显优于机械镀锌层(见图5-6)。添加稀土添加剂制备锌-稀土复合镀层,发现锌-稀土复合镀层的平整度(见图5-7)明显优于机械镀锌层,镀层光泽稍优于机械镀锌层,但逊于锌-铝复合镀层。向镀液中添加含镍添加剂制备锌-镍复合镀层时,发现镍添加后,与机械镀锌层(见图3-1)相比,锌-镍复合镀层光泽变化不明显,但镀层表面平整度有所增加,加镍后镀层表面没有出现尺寸微小的锌粉块团(见图5-8)。
图5-6 锌-铝镀层的外观(28×)
图5-7 锌-稀土复合镀层的外观(28×)
图5-8 锌-镍镀层的外观(28×)
综上所述,机械镀锌层外观呈灰色半光亮色,在特征部位(如螺纹、凹槽部位等)可能出现非光亮色。镀层在工件表面(包括螺纹等特殊部位)覆盖完整,镀层表面不存在起皮、折皱、夹杂、漏镀等缺陷。增加强化时间可提高镀层的平整度。采用片状锌粉机械镀锌可提高镀层的外观质量。锌-铝、锌-镍、锌-稀土等复合镀层的外观质量优于机械镀锌层。
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