如何加强镀层结合机制的影响？

机械镀锌工艺过程的强化是在金属锌粉、各种化学添加剂添加完成，镀层增厚结束后机械镀锌过程的一个重要步骤；强化操作就是镀层增厚完毕在镀筒内添加少量水（或不添加水）继续保持镀筒转动少许时间，以改善镀层的质量。在生产实践中，强化时间的长短在机械镀锌工艺中并没有严格的规定^[42，43]。人们普遍认为，增长强化时间有利于提高镀层的外观质量，镀层平整光亮；但对于单件重量较大的工件或带有螺纹类的零件，强化时间越长，镀层越容易发生剥离、脱落，这主要是因为单件零件重量过大在镀筒内发生激烈撞击或螺纹类零件牙尖部位尖锐相互挂擦所致。

在机械合金化工艺的球磨过程，塑性较好的金属粉末颗粒发生强烈的塑性变形，颗粒内产生大量的位错、空位，原子配位数减少；晶粒组织细化，形成大量的亚晶界和相界；系统储能升高，可达十几千焦每摩尔；新鲜表面面积增加，原子活性提高；扩散能力加强，扩散距离缩短^[44]，最终导致发生机械力化学效应。机械力化学效应是指通过球磨的作用使不同元素或其化合物相互作用，形成超细合金粉体。其基本过程是将不同材质粉末混合料与研磨介质一起装入球磨机进行机械研磨，经过反复形变、破裂和冷焊，以达到破裂和冷焊的平衡，最终形成表面粗糙、内部结构精细的超细合金粉末。机械力化学过程一般可分为以下四个阶段：①物料粉末在球磨的初期产生冷焊焊合及局部层状组分的形成；②反复的破裂及冷焊过程导致细微粒子的产生，在这个过程中，复合结构不断细化绕卷成螺旋状，同时进行固相粒子间的扩散及固溶体的形成；③层状结构进一步细化和卷曲，单个的粒子进一步转化成混合体系；④在最后阶段，粒子最大限度地畸变为一种亚稳结构^[45]。机械力化学法可以使材料远离平衡状态，从而获得其他技术难以获得的特殊组织、结构，扩大了材料的性能范围，且材料的组织、结构可控^[46]。机械化学合成是一个无外部热能供给的球磨过程，是一个由大晶粒变成小晶粒的过程。机械镀锌的强化过程也可以视为一个无外部热能供给的球磨过程，但不同于机械合金化的高能球磨过程，机械镀锌的强化过程是在固态玻璃丸+液态水溶液复合介质下的室温低能球磨过程。随着强化时间的延长，镀层与基体界面、镀层内是否发生扩散或合金化，镀层的结合机理是否发生变化，可进行如下分析。

图4-28所示为几种不同强化时间镀层和原始锌粉的XRD衍射图谱。图中，1、2、3、4分别对应强化时间为0min、5min、15min、60min的四种镀层。分析图4-28可知，1～4镀层均包括锌、锡、铁三种单质，镀层中没有化合物或固溶体出现。机械镀锌层的形成过程是在室温下进行，即使增加强化时间（例如增加到60min），冲击介质的冲击作用只能使镀层表面锌粉产生一定的残余压应力，造成表面硬度有所增加，但远达不到机械能助渗的条件^[39，40]。因此，机械镀锌过程强化时间的增加对镀层的物相组成基本没有影响，增加强化时间不会引起化合物、固溶体等合金相的产生。

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图4-28 镀层和原始锌粉的XRD衍射图谱

1—不强化 2—5min 3—15min 4—60min

由上述可见，延长强化时间，对机械镀锌层的物相组成没有影响，镀层中没有发生合金化，镀层没有发生因扩散、合金化等产生的冶金结合。但是，延长强化时间有利于提高镀层的表面质量，提高镀层表面的压应力，进而可以提高镀层的抗疲劳性能^[47]。因此，强化时间的长短对镀层的结合机制没有影响。在生产中要据实际情况选择强化时间，例如，厚度为30～50μm镀层的整个加工过程一般需要30～60min的时间，若人为增加强化时间，会影响生产率；工件的形状、尺寸也决定了是否延长强化时间，重量较重、尺寸较大、带有尖角的工件宜采用较短的强化时间。