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热浸镀锡及晶花化工艺
[摘要]
介绍了钢铁表面热浸镀锡的工艺条件，对镀锡层的晶花化处理工艺进行了研究。结果表明，钢铁试样用氯化铵和氯化锌的混合盐溶液作为助熔剂进行镀前处理，在250～300℃温度范围内进行热浸镀，能得到质量较好的锡镀层。锡镀层在250-300℃温度条件下保温热处理6～12 min后，控制冷却方式和速度，并对冷却后的试样用质量分数为1％的盐酸溶液进行腐蚀，则试样表面呈现出美丽的锡晶花，扩大了金属锡在表面装饰中的应用。
[关键词] 热浸镀；锡；晶花；工艺
1．前言
锡是白色且有金属光泽的金属，具有耐变色、柔软、无毒和延展性好等特点，镀锡层具有优良的抗腐蚀性、可焊性和装饰性，已经广泛应用于电子元件、滑动部件、连接器和表面装饰等领域⋯。
热浸镀过程是金属基体与镀层金属之间通过互渗、化学反应、扩散等方式形成冶金结合的合金镀层。因此，镀层与基体之间有很好的结合力，与电镀和化学镀比，热浸镀的镀层较厚，其耐腐蚀性能也有较大提高。锡晶花工艺是在热浸镀锡后，经过特殊的处理工艺，使锡镀层呈现出美丽的规则花纹，富有立体感，使
锡制装饰品具有艺术的效果。本工作对热浸镀锡的工艺条件及晶花化处理工艺进行了研究，以扩大镀锡制品在装饰装潢中的应用。
2. 试验
热浸镀基体材料为40 rain x 40 mm×2 mm的45钢片，所用化学试剂均为分析纯，用蒸馏水配制溶液。工艺流程镀件-+镀前处理_热浸镀锡一晶花化处理_弱腐蚀-+水洗干燥一涂有机防护膜或钝化。
3.结果及讨论
3．1镀前处理
镀前处理由表面加工、除油、酸洗、助熔剂处理4个部分组成。
(1)表面加工指将钢片试样裁剪、表面整平、边缘毛刺清除等。
(2)除油钢片在生产、存放和加工过程中，表面存有油脂，可通过有机溶剂如汽油、丙酮浸泡去除；也可通过热碱溶液或洗涤剂浸泡擦拭去除。
(3)酸洗使用质量分数为10％的盐酸溶液，腐蚀性不大，并且有利于除去热加工过程中产生的氧化皮。对氯化物作为助熔剂的热浸镀工艺，更应采用盐酸处理，以减少水洗和对处理浴的污染。
(4)助熔剂处理助熔剂处理是镀前处理过程中非常重要的步骤，没有经过助熔剂处理要得到很好的结合几乎是不可能的嵋J。一般认为，助熔剂主要是一种表面活性剂，它使熔融金属能够润湿金属表面，并且也是一种具有化学活性的还原剂，当它覆盖液体金属浴的表面时，可以减少熔渣的形成。本试验采用氯化铵和氯化锌的混合盐溶液作为助熔剂，并采用数据正交试验选出最佳助
熔剂工艺配方及工艺条件(见表1)。
表1助熔剂工艺配方及工艺条件
工艺参数工作范围
氯化铵 100～246 g／L
氯化锌 63—154∥L
铵锌比 1．O一1．6
pH值 4—5
温度 60～80℃
时间 3—5 min
3．2热浸镀锡工艺
(1)锡浴温度锡的熔点为231．9℃，热浸镀锡的万方数据最低温度应以钢片取出时镀液能自由流下为准。温度高，锡浴流动性好，对热浸镀有利。但温度过高时，基体与镀层间的合金层厚度增大，镀层容易产生脆裂，且锡损耗增大[3]。因此，要控制好温度以得到较适宜的表面镀层，热浸镀温度以250～300 oC为宜。
(2)浸入速度钢片在助熔剂处理好后并且在干透前提下，浸入锡浴的速度应尽可能地快，这样可以减少钢片的变形。
(3)浸镀时间把钢片浸入到锡浴中，直至出现“沸腾”现象，即将钢片取出。如果在250—300℃内较长时间热浸镀锡时，随着时间的延长，合金层与镀层厚度比例将发生变化，直到整个镀层由脆性合金层组成。
(4)提升速度钢片从锡浴中提升的速度对镀层的外观及厚度均会产生较大的影响。本试验钢片的取出速度要比锡在钢片表面自由流动的速度慢，这样可以得到均匀的镀层。如果速度太快，易形成毛刺、滴瘤和流痕，严重影响镀层表面质量并使锡的消耗量增加。
3．3晶花化处理
热浸镀锡后的钢片冷却后有时也会产生晶花，但这样的晶花无序，缺乏装饰性。因此，需要进行“晶花化”处理，即将热浸镀锡后的钢片在电阻炉中进行保温处理，待镀锡层变为灰紫色即可停止保温，保温处理是为了让镀层进一步发生互渗、扩散和重新结晶等反应，温度控制在250～300℃，时间以6～12 min为宜。温度过高或加热时间太长，容易产生锡瘤；温度过低或时间太短，不宜显现锡晶花。保温处理后的锡镀层可以经过快速水冷、风冷或自然冷等方式冷却，冷却方式与晶花图案有密切关系，使用不同的冷却方式，晶花会呈现出不同形状、大小和明暗交替的花纹，生产中可以根据不同的装饰用途选择不同的冷却方式。冷却后的镀层用质量分数为1％的盐酸溶液腐蚀，待灰紫色氧化外层退去，露出具有金属光泽的“晶花”镀层即可停止(见图1)。理，以防止腐蚀。铬酸盐法是一种最常用的钝化方法，钢片在铬酸盐溶液中短时间浸渍后，可在镀层表面生成一层铬酸膜，膜的颜色依薄厚由无色、黄色到金黄色，既可起到保护作用，又丰富了表面色彩。本试验优选的铬酸盐钝化液工艺配方和工艺条件（见表2）。

表2钝化液工艺配方及工艺条件
工艺参数工作范围
K2Cr207(钝化液) 40一60 g／L
pH值(用醋酸调节) 3～4
温度 50—60℃
时间 10—15 min
3结论
(1)采用热浸镀的方法镀锡，可获得结合力好、耐腐蚀性强、光亮的结晶镀层。此法具有操作简单、对设备要求不高的特点，是较有发展前景的表面处理方法。
(2)研究了热浸镀锡及其晶花化处理工艺。使用氯化铵和氯化锌的混合盐溶液作为助熔剂进行镀前处理，在温度范围为250—300℃进行热浸镀。晶花化热处理时，控制温度范围为250—300℃，时间为6～12min。试样冷却后，用质量分数为1％的盐酸溶液进行腐蚀，可得到具有金属光泽的“晶花”表面。通过铬酸盐钝化处理对“晶花”表面进行保护，并可赋予表面不同的色彩。

机械装配工艺概述

一、机器装配的基本概念
    根据规定的技术要求，将零件或部件进行配合和连接，使之成为半成品或成品的过程，称为装配。机器的装配是机器制造过程中最后一个环节，它包括装配、调整、检验和试验等工作。装配过程使零件、套件、组件和部件间获得一定的相互位置关系，所以装配过程也是一种工艺过程。
    为保证有效地进行装配工作，通常将机器划分为若干能进行独立装配的装配单元。
1、零件：是组成机器的最小单元，由整块金属或其它材料制成的。 (见教材P246)
2、套件（合件）：是在一个基准零件上装上一个或若干个零件构成的。是最小的装配单元。
3、组件：是在一个基准零件上，装上若干套件及零件而构成的。如，主轴组件。
4、部件：是在一个基准零件上，装上若干组件、套件和零件而构成的。如，车床的主轴箱。 部件的特征：是在机器中能完成一定的、完整的功能。
二、各种生产类型的装配特点：
三、装配精度与装配尺寸链
1、装配精度：为了使机器具有正常工作性能，必须保证其装配精度。机器的装配精度通常包含三个方面的含义：(见教材P233)
（1） 相互位置精度：指产品中相关零部件之间的距离精度和相互位置精度。如平行度、垂直度和同轴度等
（2） 相对运动精度：指产品中有相对运动的零部件之间在运动方向和相对运动速度上的精度。如传动精度、回转精度等。
（3） 相互配合精度：指配合表面间的配合质量和接触质量。
2、装配尺寸链
（1）装配尺寸链的定义：在机器的装配关系中，由相关零件的尺寸或相互位置关系所组成的一个封闭的尺寸系统，称为装配尺寸链。 （2）装配尺寸链的分类：
1） 直线尺寸链：由长度尺寸组成，且各环尺寸相互平行的装配尺寸链。
2） 角度尺寸链：由角度、平行度、垂直度等组成的装配尺寸链。
3） 平面尺寸链：由成角度关系布置的长度尺寸构成的装配尺寸链。
（3）装配尺寸链的建立方法：
1） 确定装配结构中的封闭环；
2） 确定组成环：
从封闭环的的一端出发，按顺序逐步追踪有关零件的有关尺寸，直至封闭环的另一端为止，而形成一个封闭的尺寸系统，即构成一个装配尺寸链。
（4）装配尺寸链的计算： 主要有两种计算方法：极值法和统计法。 前面介绍的极值法工艺尺寸链基本计算公式，完全适用装配尺寸链的计算。
公差配合讲的就是配合关系的尺寸数据，举例，对于Φ40的孔，与Φ40的轴配合：
一、当需要能够转动时，叫间隙配合
1、需要非常大的间隙，或着是农用机械：可以选择H11/c11
2、需要间隙稍微小一点：选择H9/d9
3、需要非常小的间隙：选择H8/f7
二、当不需要转动时（包括轴承与轴的配合），叫过渡配合
1、紧密配合，用于定位：H7/js6
2、轴承与轴的配合：H7/k6
三、当需要轴、孔完全固联在一起时，叫过盈配合
1、过盈配合的轴要做得比孔要小，需要用压力机装配，或温差法装配
四、配合前面的字母由A、B、C……X、Y、Z，A级间隙最大，Z级间隙为负值（不仅没有间隙，而其轴比孔小）
五、字母后面的是精度等级，数字越小精度越高
六、基本尺寸是设计的基准值，相互配合的轴与孔都应该是同一个基准值
七、公差是以基本尺寸为基准的一系列配合形式
八、非刚性的过盈配合，可以选择过盈量大的配合，如：H7/z6（这需要用压力机装配的）
九、设计顺序是：首先要确定基本尺寸，而后再选择配合形式