1·機(jī)械鍍鋅工藝及設(shè)備

　　1.1 機(jī)械鍍鋅工藝

　　機(jī)械鍍鋅工藝按下列工藝過(guò)程進(jìn)行：工件除油、除銹后，與沖擊介質(zhì)一起加入鍍鋅機(jī)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(gè)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(gè)鋅層（稱為“閃鋅”），之后進(jìn)入鋅層逐漸沉積的過(guò)程，根據(jù)最終鍍層的要求，以一定時(shí)間間隔，依次加入鋅粉和活化劑，待鋅層沉積完畢，經(jīng)過(guò)5～10min的強(qiáng)化期，使鋅層變得均勻、細(xì)致，即可從滾筒中倒出，分離工件和介質(zhì)，然后清洗、干燥。

　　1.2 機(jī)械鍍鋅的主要設(shè)備

　　機(jī)械鍍鋅的主要設(shè)備必須是一個(gè)可盛放被鍍工件、玻璃珠、鍍液和原料的容器，同時(shí)提供使工件、玻璃珠、金屬粉產(chǎn)生機(jī)械碰撞的機(jī)械能，造成容器內(nèi)物料運(yùn)動(dòng)的流態(tài)環(huán)境，以使鋅粉在工件表面上沉積。

　　根據(jù)以上要求設(shè)計(jì)了可調(diào)速循環(huán)轉(zhuǎn)速搖擺式機(jī)械鍍鋅設(shè)備，該設(shè)備采用調(diào)速電機(jī)和減速器實(shí)現(xiàn)滾筒的調(diào)速轉(zhuǎn)動(dòng)（圖1），以不同的轉(zhuǎn)速來(lái)適應(yīng)各種鍍件所需要的相對(duì)碰撞速度。此外，采用一對(duì)齒輪和電氣控制，鍍鋅時(shí)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(shí)能繞支撐軸作360°旋轉(zhuǎn)，以滿足不同位置卸料。該設(shè)備具有可調(diào)轉(zhuǎn)速和搖擺功能，充分滿足了機(jī)械鍍鋅對(duì)碰撞速度的變化和均勻功能的要求，這種功能的設(shè)備造價(jià)趨于合理，而且性能可靠、實(shí)用性較強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單。

　　2·不同鍍鋅工藝對(duì)比

　　隨著近年來(lái)國(guó)家對(duì)清潔生產(chǎn)的重視，相應(yīng)的環(huán)境保護(hù)法律法規(guī)的強(qiáng)化，傳統(tǒng)鍍鋅工藝的應(yīng)用受到了一定限制。清潔生產(chǎn)從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，就是對(duì)生產(chǎn)過(guò)程與產(chǎn)品采取整體預(yù)防的環(huán)境策略，減少或者消除它們對(duì)人類及環(huán)境的可能危害，同時(shí)充分滿足人類需要，使社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益最大化的一種生產(chǎn)模式。具體措施包括：①不斷改進(jìn)設(shè)計(jì)；②使用清潔的能源和原料；③采用先進(jìn)的工藝技術(shù)與設(shè)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(chǎn)、服務(wù)和產(chǎn)品使用過(guò)程中污染物的產(chǎn)生和排放。

　　目前，電鍍和熱鍍鋅是鍍鋅工藝中應(yīng)該最為廣泛的，所以想在鍍鋅領(lǐng)域開(kāi)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(xué)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(shí)間內(nèi)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(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的氣、液排放對(duì)環(huán)境造成污染，并有較高的能耗及原料消耗。為評(píng)價(jià)機(jī)械鍍鋅的清潔生產(chǎn)過(guò)程，主要從鍍層性能、對(duì)環(huán)境影響、生產(chǎn)設(shè)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(jī)械鍍鋅工藝鍍層的主要性能比較見(jiàn)表1。在比較中發(fā)現(xiàn)機(jī)械鍍鋅層的耐腐蝕性能遠(yuǎn)超過(guò)電鍍鋅，在相等厚度下耐腐蝕性能與熱鍍鋅相當(dāng)。并且機(jī)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(diào)整。

　　2.2 不同鍍鋅工藝對(duì)環(huán)境的影響

　　2.2.1 電鍍鋅

　　廢水是電鍍鋅對(duì)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(luò)合劑和氰化物的鍍鋅廢水，只需調(diào)整其pH值并投入適量的凝聚劑，使鋅形成氫氧化鋅沉淀，經(jīng)沉淀和過(guò)濾后就可排放和回收。而含絡(luò)合劑較多的銨鹽鍍鋅廢水，其廢水的化學(xué)法處理經(jīng)驗(yàn)不多。電鍍后的鈍化處理也會(huì)使廢水中含氰化物和重金屬，同時(shí)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(hù)法和烘干溶劑法，前者環(huán)保情況較好；后者對(duì)環(huán)境影響較為嚴(yán)重。烘干溶劑法由于整個(gè)熱浸鍍鋅過(guò)程在高溫下進(jìn)行，溶劑烘干和待鍍工件入池都有大量HCl氣體析出，鋅池長(zhǎng)時(shí)間處于高溫下，鋅液表面產(chǎn)生大量ZnO、NH4Cl渣，工件在浸助鍍劑和鍍后漂洗時(shí)會(huì)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(shè)備普遍采用開(kāi)放式的鋅池，故熱鍍鋅對(duì)環(huán)境的影響主要偏重對(duì)大氣的污染。如HCl、ZnO粉塵、NH3、SO2、CO等。

　　2.2.3 機(jī)械鍍鋅

　　機(jī)械鍍鋅所用原料無(wú)毒性，其生產(chǎn)過(guò)程全程在室溫下進(jìn)行，可實(shí)現(xiàn)過(guò)程無(wú)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(shì)是其主要污染物廢水排放量少，且只需簡(jiǎn)單處理既可達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。機(jī)械鍍鋅工藝完全室溫操作，原料以液態(tài)加入，沒(méi)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(wú)積水、操作環(huán)??好。機(jī)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(huì)造成有害氣體揮發(fā)，從工藝上杜絕了對(duì)公共大氣的污染。機(jī)械鍍鋅的主要污染源是酸性重金屬?gòu)U水，主要處理對(duì)象為Zn，通過(guò)“中和沉淀-混凝澄清法”處理后，可達(dá)到回用或外排標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)機(jī)械鍍鋅工藝的鍍鋅層性能、對(duì)環(huán)境影響的綜合分析表明，機(jī)械鍍鋅是鍍鋅行業(yè)切實(shí)可行的清潔生產(chǎn)技術(shù)。

　　3·機(jī)械鍍鋅的應(yīng)用及發(fā)展

　　適合機(jī)械鍍鋅的工件一般長(zhǎng)度＜300mm，質(zhì)量＜0.5kg。再大些的工件雖然也可以加工，但因轉(zhuǎn)載量的緣故會(huì)影響生產(chǎn)成本。帶有盲孔和深凹槽的工件因?yàn)樾螤顝?fù)雜不適合于機(jī)械鍍，凹槽、內(nèi)孔易產(chǎn)生漏鍍。最適合于機(jī)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(guó)內(nèi)的機(jī)械鍍鋅主要應(yīng)用于小五金，如螺栓、螺母、墊片、射釘、環(huán)鏈、鉸鏈、農(nóng)用暖棚搭扣等的表面防腐，鍍層厚度可根據(jù)五金件的服役環(huán)境及客戶要求人為調(diào)控（10～100μm），鍍層呈白灰色，不如電鍍鋅層光滑、細(xì)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(jī)械鍍鋅進(jìn)一步的發(fā)展面臨的幾個(gè)問(wèn)題：①提高鍍層厚度＞50μm的結(jié)合強(qiáng)度；②提高沉積的細(xì)化作用，使組織細(xì)密，外觀平滑光亮；③改善鈍化的色澤，使習(xí)慣于電鍍鈍化色澤的用戶能夠接受；④專用設(shè)備的規(guī)范化和通用化。

　　4·結(jié)論

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