低能耗機械鍍鋅技術及應用

點擊數：31232015-05-08 18:11:48　來源: 熱鍍鋅電力鐵塔螺栓|鐵搭防盜螺母|電力金具|防松母|國標高強度螺母—邯鄲市永年區(qū)豐實緊固件有限公司

1·機械鍍鋅工藝及設備

　　1.1 機械鍍鋅工藝

　　機械鍍鋅工藝按下列工藝過程進行：工件除油、除銹后，與沖擊介質一起加入鍍鋅機的滾筒中，加入適量的水，按工件的被鍍面積加入硫酸銅，在工件表面沉積出一個銅層（稱為“閃銅”）；隨后加入少量的鋅粉和活化劑，使銅層上沉積出一個鋅層（稱為“閃鋅”），之后進入鋅層逐漸沉積的過程，根據最終鍍層的要求，以一定時間間隔，依次加入鋅粉和活化劑，待鋅層沉積完畢，經過5～10min的強化期，使鋅層變得均勻、細致，即可從滾筒中倒出，分離工件和介質，然后清洗、干燥。

　　1.2 機械鍍鋅的主要設備

　　機械鍍鋅的主要設備必須是一個可盛放被鍍工件、玻璃珠、鍍液和原料的容器，同時提供使工件、玻璃珠、金屬粉產生機械碰撞的機械能，造成容器內物料運動的流態(tài)環(huán)境，以使鋅粉在工件表面上沉積。

　　根據以上要求設計了可調速循環(huán)轉速搖擺式機械鍍鋅設備，該設備采用調速電機和減速器實現滾筒的調速轉動（圖1），以不同的轉速來適應各種鍍件所需要的相對碰撞速度。此外，采用一對齒輪和電氣控制，鍍鋅時滾筒可以在20°～60°之間循環(huán)搖擺，避免了工件在滾筒中的偏聚，同時能繞支撐軸作360°旋轉，以滿足不同位置卸料。該設備具有可調轉速和搖擺功能，充分滿足了機械鍍鋅對碰撞速度的變化和均勻功能的要求，這種功能的設備造價趨于合理，而且性能可靠、實用性較強、操作簡單。

　　2·不同鍍鋅工藝對比

　　隨著近年來國家對清潔生產的重視，相應的環(huán)境保護法律法規(guī)的強化，傳統(tǒng)鍍鋅工藝的應用受到了一定限制。清潔生產從本質上來說，就是對生產過程與產品采取整體預防的環(huán)境策略，減少或者消除它們對人類及環(huán)境的可能危害，同時充分滿足人類需要，使社會經濟效益最大化的一種生產模式。具體措施包括：①不斷改進設計；②使用清潔的能源和原料；③采用先進的工藝技術與設備；④改善管理；⑤綜合利用；⑥從源頭削減污染，提高資源利用效率；⑦減少或者避免生產、服務和產品使用過程中污染物的產生和排放。

　　目前，電鍍和熱鍍鋅是鍍鋅工藝中應該最為廣泛的，所以想在鍍鋅領域開展清潔鍍鋅的推廣，就必須以電鍍和熱鍍鋅做比較。電鍍鋅是在直流電作用下使電解液中的鋅離子以電化學方法還原并沉積到鋼鐵基體表面。熱鍍鋅工藝是將鋼鐵工件浸入熔融的鋅液中，在短時間內取出并快速冷卻，以在工件表面形成鍍鋅層。這兩種鍍鋅工藝在生產過程中產生的氣、液排放對環(huán)境造成污染，并有較高的能耗及原料消耗。為評價機械鍍鋅的清潔生產過程，主要從鍍層性能、對環(huán)境影響、生產設備方面同電鍍和熱鍍鋅做比較。

　　2.1 不同鍍鋅工藝的鍍層性能比較

　　傳統(tǒng)鍍鋅工藝和機械鍍鋅工藝鍍層的主要性能比較見表1。在比較中發(fā)現機械鍍鋅層的耐腐蝕性能遠超過電鍍鋅，在相等厚度下耐腐蝕性能與熱鍍鋅相當。并且機械鍍鋅層的厚度易控制，可控制原料添加使其在5～110μm任意調整。

　　2.2 不同鍍鋅工藝對環(huán)境的影響

　　2.2.1 電鍍鋅

　　廢水是電鍍鋅對環(huán)境最大的影響。由于電鍍工藝不同，廢水的處理方法也不同，一般不含絡合劑和氰化物的鍍鋅廢水，只需調整其pH值并投入適量的凝聚劑，使鋅形成氫氧化鋅沉淀，經沉淀和過濾后就可排放和回收。而含絡合劑較多的銨鹽鍍鋅廢水，其廢水的化學法處理經驗不多。電鍍后的鈍化處理也會使廢水中含氰化物和重金屬，同時逸出鉻霧、氮氧化物及酸霧，破壞城市環(huán)境、生態(tài)。

　　2.2.2 熱鍍鋅

　　熱鍍鋅分氣體保護法和烘干溶劑法，前者環(huán)保情況較好；后者對環(huán)境影響較為嚴重。烘干溶劑法由于整個熱浸鍍鋅過程在高溫下進行，溶劑烘干和待鍍工件入池都有大量HCl氣體析出，鋅池長時間處于高溫下，鋅液表面產生大量ZnO、NH4Cl渣，工件在浸助鍍劑和鍍后漂洗時會有含ZnCl2、NH4Cl的溶液濺灑，使廢水中鋅和銨離子量增高。

　　熱鍍鋅工業(yè)設備普遍采用開放式的鋅池，故熱鍍鋅對環(huán)境的影響主要偏重對大氣的污染。如HCl、ZnO粉塵、NH3、SO2、CO等。

　　2.2.3 機械鍍鋅

　　機械鍍鋅所用原料無毒性，其生產過程全程在室溫下進行，可實現過程無工業(yè)污染。與傳統(tǒng)的電鍍和熱鍍相比，這種工藝的優(yōu)勢是其主要污染物廢水排放量少，且只需簡單處理既可達到排放標準。機械鍍鋅工藝完全室溫操作，原料以液態(tài)加入，沒有粉塵或電鍍槽上氣體揮發(fā)的污染。工藝用水可做到全部循環(huán)使用，車間無積水、操作環(huán)??好。機械鍍不存在熱鍍鋅因高溫造成的煙塵、有害氣體也不像電鍍電解槽會造成有害氣體揮發(fā)，從工藝上杜絕了對公共大氣的污染。機械鍍鋅的主要污染源是酸性重金屬廢水，主要處理對象為Zn，通過“中和沉淀-混凝澄清法”處理后，可達到回用或外排標準。通過機械鍍鋅工藝的鍍鋅層性能、對環(huán)境影響的綜合分析表明，機械鍍鋅是鍍鋅行業(yè)切實可行的清潔生產技術。

　　3·機械鍍鋅的應用及發(fā)展

　　適合機械鍍鋅的工件一般長度＜300mm，質量＜0.5kg。再大些的工件雖然也可以加工，但因轉載量的緣故會影響生產成本。帶有盲孔和深凹槽的工件因為形狀復雜不適合于機械鍍，凹槽、內孔易產生漏鍍。最適合于機械鍍鋅的工件主要有射釘、螺釘、螺母、墊片、螺栓和墊片等小型零件。國內的機械鍍鋅主要應用于小五金，如螺栓、螺母、墊片、射釘、環(huán)鏈、鉸鏈、農用暖棚搭扣等的表面防腐，鍍層厚度可根據五金件的服役環(huán)境及客戶要求人為調控（10～100μm），鍍層呈白灰色，不如電鍍鋅層光滑、細致，一般不要求鈍化，鈍化后鍍層外觀顏******澤不如電鍍鋅層鈍化后美觀。

　　機械鍍鋅進一步的發(fā)展面臨的幾個問題：①提高鍍層厚度＞50μm的結合強度；②提高沉積的細化作用，使組織細密，外觀平滑光亮；③改善鈍化的色澤，使習慣于電鍍鈍化色澤的用戶能夠接受；④專用設備的規(guī)范化和通用化。

　　4·結論

　　目前機械鍍鋅的使用與電鍍、熱鍍相比有一定的差距，其對加工工件形貌要求較高，且生產能力不如電鍍、熱鍍，但其環(huán)保型綠色技術的優(yōu)點，值得在鍍鋅業(yè)大力推廣。