전 세계적으로 매년 부식으로 폐기되는 금속재료와 설비의 수는 연간 금속 생산량의 약 4 분의 1 에서 3 분의 1 로 추산된다. 금속의 부식과 보호를 연구하는 것이 매우 중요하다는 것을 알 수 있다. 그중 전기 도금과 열침도금이 널리 사용되고 있다. 그러나, 이 두 가지 공예는 응용에서 에너지 소비가 많고 오염이 심하다는 등의 결함이 있다. 특히 고강도 가공소재의 도금에는 효과가 좋지 않습니다. 전기 도금의 수소 바삭성으로 인해 가공소재의 기계적 강도가 크게 영향을 받습니다. 열도금에서는 온도가 너무 높기 때문에 (≥ 450 C) 강철의 고온퇴화는 해롭다. 이러한 문제들의 존재는 사람들이 끊임없이 새로운 방부 기술을 탐구하게 한다.

기계 전기 도금 기술은 최근 20 ~ 30 년 동안 유럽과 미국 등 선진국들이 공업 응용에 들어가기 시작한 표면 보호 신기술이다. 아연, 주석, 카드뮴, 알루미늄 및 이러한 금속의 혼합층은 모두 기계 도금을 통해 얻을 수 있습니다. 혼합층에서는 아연과 카드뮴, 아연과 알루미늄, 아연과 주석, 카드뮴과 알루미늄을 다양한 비율로 퇴적시켜 뛰어난 부식 보호를 제공할 수 있습니다. 각 금속 퇴적층에는 부식에 대한 많은 장점이 있다. 구리, 황동, 인듐, 금, 은, 납과 같은 다른 부드러운 연성 금속 분말을 기계적으로 퇴적할 수도 있습니다. 이 고성능 코팅은 실외, 산업 및 해양 환경에서 희생 양극 보호를 제공하여 10-30 년 이상을 보호합니다. 최근 몇 년 동안, 기계 도금은 낮은 에너지 소비, 저비용, 간단한 공정, 다양한 공식, 편리한 작동, 높은 생산 효율, 수소 취성 없음, 환경 오염 대기 시간 감소 등의 장점으로 금속 부품 업계의 주목을 받고 있습니다. 저자는 최근 10 년 동안 기계 전기 도금 기술 연구에 주력해 코팅 표면의 밝기, 복합 코팅 선택, 중성 소금 안개 실험 시간 연장 등에 좋은 진전을 이뤘다.

1 기계 전기 도금 공정

기계 도금 공정은 활성화제, 금속 분말, 충격 매체 및 일정량의 물을 슬러리로 혼합하여 가공소재와 함께 롤러에 넣는 공정입니다. 마른 롤러 회전으로 생성된 기계 에너지를 통해 활성화제와 충격 매체 기계가 충돌하는 동안 철계 표면에 아연 코팅이 점차 형성됩니다. 분명히, 이 공예의 원리는 열침도금과 도금과는 다르다. 실온에서 진행될 때 고온에는 야금반응이 없고, 열도금으로 형성된 가지정조직과 금속화합물이 없어 고온어닐링이 공작물의 강도와 성능에 미치는 영향을 피한다. 이 과정에서 전기장이 가공소재 표면에 직접 작용하지 않기 때문에 전기 도금 과정에서 복원 반응이 없어 수소 바삭성의 발생과 위험을 근본적으로 피할 수 있다.

일반적인 기계 도금 공정은 네 단계로 나눌 수 있습니다. (1) 표면 사전 처리: 이 단계는 주로 가공소재 표면의 기름과 산화물을 제거하여 금속 기체를 노출시켜 도금하는 것입니다. (2) 플래시 도금: 철계 산화를 방지하고 도금과 기체의 긴밀한 결합을 촉진하기 위해 도금 전에 사전 처리된 공작물 표면에 얇은 금속층, 보통 구리층을 형성하는 경우가 많습니다. 이 과정은 30-90s 에 불과하며 습관적으로' 플래시 구리' 라고 합니다. (3) 전기 도금: 플래시 도금 후 전기 도금 단계로 들어갑니다. 전기 도금 과정에서 필요한 금속 분말과 활성화제의 양은 주로 가공소재의 표면적과 코팅의 두께에 따라 달라집니다. 예를 들어 전체 표면적이 1m2 인 가공소재에서 25? M 아연 층, 약 200g 아연 가루가 필요합니다. (4) 후처리: 도금 후 분리-헹구기-건조-둔화-폐쇄는 모두 이 단계에 속한다. 전기 도금 후 일반적으로 진동 스크린과 자기분리기를 통해 가공소재를 매체에서 분리합니다. 분리된 미디어는 롤러로 돌아가서 재사용할 수 있으며 가공소재는 헹구고 건조하고 포장됩니다. 필요한 경우 가공소재를 더 둔화시키거나 유기물로 폐쇄하여 내식성을 높일 수 있습니다.

기계 아연 도금 공정은 탈지 → 헹굼 → 산세 (또는 쇼트 블라스팅) → 헹굼 → 플래시 도금 → 기계 도금 → 분리 → 헹굼 → 건조 → 패시베이션 등으로 나눌 수 있습니다.

2 기계 전기 도금 장비 및 원자재

기계 전기 도금 장비의 일반적인 작업 호스트는 한쪽 끝이 열리거나 반쪽이 열리는 다각형 롤러입니다. 그 주된 역할은 롤러 안의 금속 분말, 활성화제, 물이 신속하게 균일한 혼합재를 형성하여 도금된 부품이 롤러 안에서 뒤집히고 회전하도록 하는 기계적 충격을 제공하는 것이다. 충격 매체의 작용으로 필요한 코팅을 도금할 수 있다. (존 F. 케네디, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 스포츠명언) 도금통은 대부분 팔각형이며 축 길이에 대한 지름의 비율은1:3 보다 크지 않습니다. 작업 위치는 수평 위치와 20-30 도입니다. 전기 도금 과정에서 사용되는 충격 매체는 충격 에너지를 제공할 뿐만 아니라, 무거운 가공소재 간의 충격과 날카로운 부스러기 또는 가장자리에 의한 코팅 손상을 줄이기 위한 완충 역할을 합니다. 그래서 일정한 강도와 우수한 내마모성 외에도 표면은 매끄럽고 모가 있어야 한다. 현재 가장 많이 사용되는 것은 유리구슬로, 크기는 0.5-4mm 사이이며 다양한 규격이 있습니다. 블렌드 비율은 가공소재의 모양, 크기, 무게 및 코팅 재료에 따라 달라집니다. 입자가 큰 매체가 너무 많고 코팅 표면이 고르지 않아 틈새와 움푹 패인 곳에 코팅이 잘 형성되지 않습니다. 작은 입자 크기 매체가 너무 많아 충격이 부족해 코팅 부착력이 떨어집니다.

기계 도금 과정에서 첨가된 각종 화학 첨가물은 항상 활성화형이라고 한다. 그 주된 역할은 금속 분말이 물에 분산되고 도금액의 pH 값을 안정시켜 도금의 성능 품질을 높이는 것이다. 따라서 활성화제는 보통 다양한 화학 물질로 이루어져 있다. 코팅의 품질을 보장하기 위해 코팅의 균일성과 두께를 높이기 위해 위의 금속 분말과 해당 활성제는 일반적으로 3-5 분 간격으로 배치로 첨가됩니다. 재료를 넣은 후 충격 5- 10 min 을 강화하여 코팅 구조가 더욱 균일하고 촘촘하게 되어 원하는 코팅을 형성합니다. 활성화제의 비율은 항염안개 시간, 코팅 두께, 공작물 구조, 표면 성능 등의 요구 사항에 따라 달라집니다. 현재 기계 전기 도금 공정의 개선과 발전 방향은 주로 합금화 금속 분말로 고효율 분산제를 찾아 치밀성, 광택성, 전기 도금 효율을 높이고 비용을 절감하며 내식 시간을 크게 연장한다.

3 코팅 성능 특성

기계 코팅은 그림 2 와 같이 균일하고 평평한 금속 입자로 구성된 코팅입니다. 코팅 두께에 따라 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 하나는 25.4-88.9? M, MG (기계적 아연 도금) 라고 불리며 열침도금 제품을 대체할 수 있습니다. 다른 하나는 25.4 보다 작습니까? M 은 MP (기계 도금) 라고 하며 도금 제품을 대체할 수 있습니다. 두 코팅의 성능은 기본적으로 동일하지만 두께와 선택이 다릅니다. 기계 도금의 특징은 코팅이 균일한 은백색으로 보이지만, 색상은 도금만큼 좋지 않고, 작은 범프점이 있다는 것이다. 코팅은 균일성, 부착력 및 코팅 능력이 우수합니다. 이는 깊은 구멍, 그루브 및 스레드가 있는 일부 가공소재에 특히 중요합니다. 코팅의 내식성은 양호하며, 보통 중성염안개 실험으로 측정한다. 그림 2 는 325 목난로 아연가루로 만든 전통적인 기계 아연도금층 I 의 표면형이다. 코팅된 몇 개의 아연 분말 입자가 구형에서 타원체로 변경되고, 큰 아연 분말 입자는 큰 소성 변형 경향이 있습니다. 작은 입자는 큰 입자 사이의 간격에 채워지거나 변형된 입자 사이에 끼워져 있습니다. 그림 3 은 저자가 플레이크 아연 분말로 준비한 기계 아연도금층 II 의 표면형이다. 플레이크 아연 분말의 활성성이 현저히 향상되어 전기 도금 효율이 향상되었다는 것을 발견했다. 코팅 표면의 평탄도가 눈에 띄게 높아져 시트 아연 가루층이 겹쳐져 촘촘한 코팅을 형성한다. 밝기도 크게 향상되었으며 패시베이션 효과는 코팅 I 보다 우수합니다. 탈 이온수로 5% 염화나트륨 용액을 조제하고 35 C 에서 중성염안개 실험을 한다. 코팅 II 는 1000 시간 무홍녹으로 국내 문헌에 보도된 기계 아연 도금의 내식성에 가까운 다크로로 코팅입니다.

두 사진은 알갱이 사이에 가는 양모 연결이 있다는 것을 보여준다. 이는 불활성 금속의 접착작용으로 아연 분말 입자와 용접하거나 다른 잡동사니와 혼합하여 틈을 채워 기계 코팅을 형성하는 것이다. 기계적 아연도금에 금속 아연보다 전위가 더 정확한 금속 이온 M2+ 가 추가되어 산성 도금 환경에서 화학반응이 발생합니다. M2++Fe→Fe2+ 10m, 결과 M 은 아연 분말 표면에 가는 브러시로 나타납니다. M 의 생성은 아연 분말 입자 표면과 코팅 표면 전하의 변화를 일으켜 상호 흡착을 촉진한다. 또한, M 은 새로운 상으로서 아연 분말 알갱이에 쉽게 붙어 핵이 되어 자라면 아연 분말 알갱이의 재결합과 흡착을 촉진할 수 있다.

그림 2 기계적 아연 도금 표면의 SEM(2000×) 형태 I 그림 3 기계적 아연 도금 표면의 SEM(2000×) 형태 II

기계 전기 도금 기술 개발, 현황 및 동향

기계 전기 도금 연구는 1950 년대에 시작되었다. 1953 미국 펜플레이스 (Peenplate) 가 최초의 특허 기술을 획득했습니다. 1960 년대에 기계 도금이 공업 생산에 사용되기 시작했다. 하지만 당시에는 워셔, 개스킷, 스프링 등 작은 가공소재의 아연도금으로 제한되었고, 도금 시간이 길고 비효율적이었습니다. 아연 분말의 이용률은 20 ~ 30% 에 불과하다. 70 년대 말부터 80 년대까지 기술이 향상됨에 따라 활성화제 성능이 향상됨에 따라 기계 아연도금은 볼트 너트 못 시멘트 못 가단 주철 파이프 등 다양한 금속 부품의 아연 도금에 널리 사용됩니다. 동시에 전기 도금 시간이 단축되고 효율성이 크게 향상되었습니다. 현대 기계 전기 도금 공정, 전기 도금 시간이 더욱 단축되고, 금속 분말 이용률이 90-95% 에 달하며, 30-4 min 은 전체 과정을 완성할 수 있으며, 두께는 10- 100 μm 사이에서 임의로 조절할 수 있으며, 외국에서는 기계 도금을 전문으로 하고 있습니다 B695- 강철 표면 기계적 증착 아연 코팅 표준; B696- 강철 및 기타 표면 기계적 증착 카드뮴 코팅 표준. 현재 외국의 기계 도금 기술은 단순한 기계 아연 도금에서 카드뮴 도금, 주석, 구리, 은, 납, 비스무트, 인듐 등의 금속과 황동, 주석, 주석 아연, 아연 등의 합금으로 발전했다. 페인트의 성능을 더욱 향상시키고 적용 범위를 넓힙니다.

우리나라의 기계 도금에 대한 연구는 1980 년대 중후반에 시작되었다. 그러나 주로 기계적 아연 도금으로 제한되며 적용 범위가 작아 외국에 비해 차이가 크다. 주된 이유는 기계 도금에 의해 형성된 무광택 도금에 대한 인식이 부족하다는 점이다. 무전 도금으로 인한 우수한 수소 바삭함과 용융 아연 도금으로 인한 고온 퇴화에 대한 인식이 정확하지 않기 때문이다. 우리나라는 1999 에서 철강 제품의 기계적 아연 도금에 대한 부 표준을 공포했지만, 기계 아연 도금 공정은 우리나라 기계 부품 가공업체에서는 여전히 드물다. 주로 절강, 산둥, 복건, 상하이, 장쑤 등 연해 수출가공업체에 분포하고 있다. 도금도 1 조 아연 도금층일 뿐, 가공 도금 두께는 보통 20-60 미크론이다 코팅 두께가 10 미크론보다 작은 초박형 코팅과 코팅 두께가 60- 1 10/0 미크론인 초박형 코팅의 조성, 표면 마무리, 패시베이션 및 내식성이 향후 중점 연구 내용입니다. 우리나라 기계 가공공업이 국제화됨에 따라 우리나라 기반 시설 건설의 수요와 환경 의식이 강화됨에 따라 기계 도금 제품이 점차 일부 도금과 용융 아연 도금 제품을 대체할 것이라고 믿는다. 기계 아연도금은 오염이 적고, 에너지 소비량이 낮고, 코팅이 균일하며, 두께가 쉽게 제어되며, 바삭하지 않고, 공예가 간단하고, 조작이 편리하며, 기계적 성능과 내식성이 좋다는 특징이 있어 광범위한 발전 전망을 가지고 있다.