机械镀锌工艺的客观认识

1.机械镀锌是一种镀锌防护技术

零部件机械镀锌的主要目的是表面防护，它的应用以防腐蚀为主，很少用于表面装饰。薄镀层用于室内五金工件的表面防护，厚镀层多用于户外五金工件的表面防护。在这一点上，机械镀锌和电镀锌有着明显的区别。电镀锌除了室内防护外，可通过各种钝化处理工艺获得种类繁多的装饰性外观。

2.机械镀锌的工艺特征决定了它的应用范围

机械镀锌工艺在室温下操作，镀层形成时不发生电解沉积或高温冶金反应，镀层的形成过程自始至终均在一个半封闭的镀筒内完成。这决定了机械镀锌只能加工尺寸较小的工件。电镀锌的镀槽和热浸镀锌的锌锅尺寸可以达到十几米长，可以镀覆尺寸较大的工件，而这些工件显然是不适合采用机械镀锌工艺的。

电镀锌和热浸镀锌时，若工件不是全封闭体系，电镀液或锌液可以到达工件表面的任何部位，理论上电镀锌和热浸镀锌可以加工形状任意复杂的非封闭类工件。但在实践中因电镀的深镀能力及热浸镀锌浴的流动性和安全性，一些半封闭性箱体或槽体反而不适合于电镀锌或热浸镀锌；而采用机械镀锌却能顺利施镀，如工程机械的油箱内壁、消防车用不等尺寸的罐体内壁等。

3.机械镀锌的应用选择要考虑行业的实际情况

在输电线路、高铁等工程领域，所用紧固件或小五金均编制有国家标准、行业标准等，对其作出了强制性或推荐性技术要求，行业内一般按相关标准或规范执行。

对于输电线路杆塔或电力金具用螺栓和螺母，DL/T 284—2012中规定^[8]：外螺纹（螺栓）热浸镀锌与内螺纹（螺母）热浸镀锌后回攻配合；10.9级螺栓热浸镀锌后氢脆风险很大，应慎选；8.8级、10.9级外螺纹（螺栓）在热浸镀锌预处理工序中应采用机械（物理）方法除锈；外螺纹零件（螺栓）镀后应进行离心处理或爆锌处理以去除螺纹表面的余锌；热浸镀锌层的局部厚度应不小于40μm，平均厚度不小于50μm；热浸镀锌层的均匀性可以通过硫酸铜检验不少于4次。这些规定对热浸镀锌生产厂商的要求很高，要完全达到这些要求则导致螺栓、螺母的热浸镀锌成本大幅度增加。机械镀锌的工艺特点完全可以满足DL/T 284—2012中镀层相关要求，且螺栓外螺纹公差带位置选择范围大，螺母镀锌后不需要回攻，既能满足螺栓、螺母的耐蚀性，又不损伤其力学性能。但目前国内外相关标准中，没有推荐输电线路杆塔或电力金具用螺栓和螺母可以采用机械镀锌替代热浸镀锌，在行业内考虑电力设施的特殊性，供货商和生产商仍然采用热浸镀锌工艺。

某些航天、航空专用弹性紧固件的防腐要求并不高，但其紧固件力学性能的稳定性要求特高，要求专用弹性紧固件在后续的热处理、表面处理过程不能影响到紧固件的力学性能。例如，某型号航天用弹性垫片要求镀锌防腐，镀锌层厚度要求10μm左右，镀层平整；垫片结构形状简单，采用电镀滚镀锌操作方便，但镀覆过程垫片产生氢脆，虽然后续的除氢处理可以将氢脆隐患消除，但行业的特殊性要求此类垫片不能采取电镀锌工艺镀锌。QJ 2963.4^[9]中规定，专用弹簧垫圈强制采用机械镀锌或机械镀锌锡铝合金工艺。这决定了这种专用弹簧垫片在施镀工艺选择上没有余地，只能采用机械镀锌或机械镀锌锡铝工艺。

GB/T 18981—2008^[10]中规定：射钉钉体的镀锌层厚度应不小于5μm，光钉钉杆弯曲角度不小于60°，压花钉钉杆弯曲角度不小于30°。GB/T 18981—2008中并没有指定射钉的镀锌工艺，在机械镀锌推广应用以前，射钉镀锌普遍采用电镀锌工艺，然后经热处理除氢以满足射钉的力学性能要求。机械镀锌技术推广应用后，因其工艺本身固有的特点，射钉的制造商、销售商逐渐青睐于机械镀锌射钉。

因此，在针对某些类别五金件镀锌工艺选择时，要遵循相关标准要求、行业内的默认规定。否则，即使这些类别的五金件采用机械镀锌能够加工出合格的产品，但不一定能够得到业界的认可。

4.机械镀锌的环保特征是相对的(www.xing528.com)

最近几年，因为小电镀厂的乱排乱放、偷排偷放，全国各地出现众多水资源、土地资源、居民生活环境污染事件。这引起国家各级政府多部门的高度关注，均对小电镀厂采取零容忍的关闭措施，致使小电镀厂由大城市流向小城镇，再流向城郊或农村；随着环保执行力度的不断增强，处于城郊、农村的小电镀厂基本处于半开、半关状态。因为成本和工艺的成熟度问题，传统的电镀锌工艺难以被完全代替。另外，考虑产业集群规模、交通运输成本、上下游加工业配套情况等因素，大型、集中的电镀工业园区在制造业不十分发达的中西部地区难以推广。这使得镀锌处理行业供应难以满足金属加工制造业的发展需求，在小五金制造行业，这种现象尤为突出。在这种情况下，五金件制造商以及一些镀锌加工企业都看好了机械镀锌技术，并且普遍认为，机械镀锌工艺无污染，项目上马时环保审批容易且项目投资成本低。导致这种观点的产生是因为人们对机械镀锌技术尤其是机械镀锌工艺流程缺乏足够的了解。

机械镀锌与传统的电镀锌相比，在工艺操作流程中存在以下相同或相似点：①脱脂、除锈预处理，因为厚镀层时机械镀锌层的结合强度要稍弱于电镀锌，故机械镀锌对预处理的质量要求更高；②钝化，电镀锌后一般需要进行钝化处理，而机械镀锌行业内一般不要求钝化处理，但相关标准中均对机械镀锌层的钝化作了要求。由此可见，只要存在预处理和钝化处理，机械镀锌工艺过程就如同电镀锌工艺过程一样存在碱洗液、酸洗液、废弃钝化液、漂洗水的处理及排放，若这些废液排放处理不彻底、不达标，则同样造成环境污染。机械镀锌与传统的电镀锌相比，在工艺操作流程中存在的不同点为：电镀锌过程尤其是铵盐镀锌时，镀槽内添加了适量的络合剂或螯合剂，废水处理困难；机械镀锌过程所添加的保持性活化剂或沉积性活化剂，不含有络合剂或螯合剂，对废水处理基本没有影响。因此，机械镀锌排放的废水处理起来相对比较容易，且废水处理后可向镀筒内添加循环使用。

由此可见，机械镀锌工艺过程不可避免地产生废液的排放，这必须依靠末端处理才能达标排放或循环利用。因此，与电镀锌工艺对比，机械镀锌的环保特征是相对的，不是绝对的。

5.机械镀锌层的钝化效果逊于电镀锌层

电镀锌层厚度一般较薄，表面光滑平整，钝化后可获得无色、银白色、蓝白色、橄榄绿、黄色、金黄色、黑色等多种颜色，兼有防护和装饰的功能。机械镀锌层厚度较薄时（≤25μm），按相关标准（JB/T 8928—1999^[11]、ASTM B695：2004（2009）^[12]、GB/T26106—2010[13]）或用户的要求可以提供钝化镀锌层。例如：JB/T8928—1999、ASTM B695：2004（2009）中指出，机械镀锌可以按用户要求提供彩虹色、青铜色、橄榄绿色、黄褐色、棕色或黑色外观；GB/T 26106—2010中指出，机械镀锌可以按用户要求提供无色、漂白、彩虹色、不透明、黑色外观。这些相关标准中虽然有一些条款列出了具体的指导性或推荐性意见，但并没有充分考虑机械镀锌的生产实际。

国外因为机械镀锌技术的应用较早，开发并推广应用了无色、黄色、橄榄色、润滑性转化膜、防菌性转化膜等多种钝化及后处理工艺。国内有关机械镀锌的钝化工艺研究甚少，且行业领域内也没有专用的钝化液或钝化工艺供应。在实践中，机械镀锌层一般不进行钝化处理，尤其是厚镀层主要用于户外防护，很少有终端客户要求钝化处理。对于机械镀锌的薄镀层，因行业内并没有专用的钝化液供应，钝化时一般借鉴电镀锌的钝化液及钝化工艺进行操作或稍作调整。因为机械镀锌层表面的平整度、光泽性逊于电镀锌层，另外，机械镀锌层的表层含有少量锡或其他金属，这些都影响了机械镀锌层的钝化效果，导致机械镀锌层的钝化效果远逊于电镀锌层的钝化效果。因此，在机械镀锌项目上马之前，或相关五金件的订购、销售时，要充分考虑这些因素，不要简单以相关标准作为双方洽谈的技术参数依据。

6.机械镀锌工艺预处理质量要求严格且禁忌加工零件种类繁多

机械镀锌的成层机理不同于电镀锌的电解沉积和热浸镀锌的高温冶金扩散及凝固成层，它的成层过程基本没有发生结晶行为，只是金属锌粉在工件表面的吸附、沉积、紧实，形成的镀层可以视为金属微粉构成的多孔薄膜体系，镀层与工件基体之间没有合金扩散层。为了保障镀层的结合强度，工件预处理质量要求严格，工件表面经预处理后不能沾有任何油渍、蜡脂、润滑剂、氧化皮、锈垢等污物，否则直接影响到镀层的结合强度。这也是机械镀锌操作者和管理者最容易忽略的环节。

与电镀锌、热浸镀锌相比，机械镀锌毕竟只有20年左右的历史，行业内也不存在专业的工程师供企业直接聘用，基本是谁上马项目谁自己培养技术人员和操纵工人。大多数企业机械镀锌待加工工件种类单一，车间工艺设备调试结束后即可进行批量生产，一段时间以后，操作工人就可完全掌握工艺操作和设备控制，之后的生产过程中操作者以装卸料、添加活化剂、锌粉等物料为主，很少进行工艺参数（活化剂、锌粉、pH调整剂、锌粉等加入量、加入次数、加入时间间隔等）调整。近几年来，随着小电镀厂的迁、停、关，部分表面处理加工商上马了机械镀锌工艺及设备，希望以机械镀锌替代传统的电镀锌和热浸镀锌。表面处理加工商或中介承接的零件种类多、尺寸形状各异，且对镀层的质量要求也不相同，甚至出现一天之内镀几类工件的现象，这给实际生产造成众多问题：①预处理质量不稳定；②镀层厚度不均匀；③玻璃丸挑选和使用繁杂；④随时调整机械镀锌工艺参数，最终导致工艺过程人为调整因素多，工件镀层质量不稳定，企业逐渐丢失货源，难以持续发展。因此，机械镀锌生产中建议加工单一类型零件，禁忌加工零件种类繁多。

7.机械镀锌技术投资成本低并不是不需要成本

在实践中存在这样一种情况，部分投资者感觉机械镀锌成本很低，操作简单，既不需要电镀锌严格的工艺控制，也不需要热浸镀锌那样大的投资，只要自己做个滚筒、外购一些促进剂，自己摸索一下就能掌握机械镀锌技术从而进行生产。本书作者及所在研究团队从事机械镀工艺及设备研发、推广十多年来，几乎每年都要遇到几例类似情况，但最终成功应用者甚少；甚至有的厂商自己以低价购买一些添加剂配方，凭感觉做个滚筒，反反复复试验多次都没有获得合格的镀层，以至于这些厂商认为机械镀锌工艺还是不行、不稳定等等。因此，投资者或决策者在决定上马机械镀锌工艺时，要尊重机械镀锌工艺的技术性，严格接受相关工艺及设备操作培训。