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机械镀锌技术是一种环保型的表面处理技术,原料无毒性、能耗小、无污染、镀层性能优良,在工业中的应用越来越广泛。但机械镀锌装置中滚筒一端开口,相对封闭,只能对小尺寸零件进行镀锌,对板状、长轴状等结构及较大尺寸工件无法进行机械镀锌,使工件的种类受到限制。为了解决上述问题,实现对较大尺寸零件进行机械镀锌,扩大机械镀锌技术的应用范围,本文做了以下工作: 把机械镀和超声喷丸原理结合起来,提出了一种湿法超声机械镀锌工艺。该工艺原理为:利用超声振动系统为玻璃珠提供动力,驱动玻璃珠做高频振动,将经过活化剂处理的金属粉末高速喷打到工件表面上,使机械能转化为结合能,以获得一定厚度的镀锌层。 对湿法超声机械镀锌装置进行了设计,该装置主要包括超声波发生器、超声换能器、振动槽、支架等部分。超声波发生器频率为28kHz,功率为0~2500W可调;超声换能器频率为28kHz,功率为100W。制定湿法超声机械镀锌工艺,并对镀锌配方进行了选用与优化,确定了湿法超声机械镀锌工艺中活性剂、缓蚀剂、分散剂、沉积剂、保持性活化剂的种类和最佳配比,并进行了镀锌试验。 用金相显微镜、扫描电子显微镜和能谱仪对湿法超声机械镀锌层的表面形貌、断面结构及镀层成份进行了检测;用划格法、贴滤纸法和中性盐雾试验对湿法超声机械镀锌层的结合强度、孔隙率及耐腐蚀性能等进行了评定。结果表明:湿法超声机械镀锌层为银灰色,表面均匀、平整;镀层由锌粉、孔隙和先导金属三相组成,无结晶产物或合金相,锌含量在94％以上,铁含量为3.28%,锡含量为1.88%;镀层中锌粉颗粒随机排列,没有特定的规律,镀层内部锌粉颗粒变形较小,表面锌粉颗粒变形较大,部分颗粒变成椭球形或扁平结构;镀层划格处无剥落现象,孔隙率较低,相同厚度湿法超声机械镀锌层耐腐蚀性能优于滚筒式机械镀锌层。 分析了锌粉粒度、冲击介质、强化时间、合金元素、先导金属等因素对湿法超声机械镀锌层性能的影响。结果表明:随锌粉粒径的减小,镀层的致密度、耐腐蚀性能提高;随玻璃珠尺寸的减小,镀锌层表面光洁度提高,致密度增加;随强化时间的增加,镀层表面质量提高;适当添加合金元素,可以提高镀层的耐腐蚀性能;镀层内部先导金属填充在锌粉颗粒间隙中,起到桥接和键合作用,可以提高镀层与基体的结合强度。