CN115466916A - 一种超声镀锌装置及其镀锌工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种超声镀锌装置及其镀锌工艺，属于镀锌技术领域，镀锌装置包括镀锌平台，镀锌平台上设有镀锌夹具，镀锌夹具内对称设有两个储锌腔室，镀锌夹具上对称设有石墨漏斗，石墨漏斗连通储锌腔室，石墨漏斗上设有高频感应线圈，镀锌夹具上设有镀锌通道，镀锌通道贯穿镀锌夹具，镀锌通道上对称设有镀锌槽，镀锌通道通过镀锌槽与两个储锌腔室相连通，镀锌平台的外侧设有行走机构，行走机构上设有铝板，行走机构驱动铝板穿过镀锌通道，镀锌夹具上还对称设有超声装置，超声装置伸入储锌腔室内并作用于铝板的表面，其解决了现有的铝板表面镀锌技术存在着因其方法的缺陷，从而导致镀锌层均匀性差、作业效率低以及环保性较差的技术问题。

Description

一种超声镀锌装置及其镀锌工艺
技术领域
本发明属于镀锌技术领域，尤其是涉及一种超声镀锌装置及其镀锌工艺。
背景技术
随着汽车行业的快速发展，空调冷凝器的应用越来越广泛，空调冷凝器作为汽车的重要组成部件之一，经常承受着苛刻环境的影响，其服役环境非常恶劣，因此冷凝器耐腐蚀性能的好坏是衡量冷凝器质量的重要标准之一，行业内对冷凝器的耐腐蚀性能要求越来越高。镀锌技术作为目前金属材料及构件最有效的防腐蚀工业手段，广泛运用于各个行业中。铝板作为空调冷凝器的重要部件，采用镀锌技术在铝板表面形成镀锌层，对提升冷凝器的耐腐蚀性能起到重要作用。
目前，铝板表面镀锌技术常采用表面喷涂和热浸镀的方法。通过将液态锌喷涂于铝板表面或将铝板热浸于锌液中，在铝板表面形成镀锌层，在铝板与空气接触自然腐蚀的过程中，镀锌层率先释放电子与空气中的氧气氧化并最终达到平衡，以实现提高铝板耐腐蚀性的目的。
然而，研究发现，现有的表面喷涂和热浸镀工艺存在如下缺点：其一，镀锌过程中液态锌的量无法得到控制，因此无法保证铝板表面镀锌层的均匀性，此外，表面喷涂工艺常由于喷涂后出现局部的锌富集，导致铝板表面出现孔洞现象，热浸镀工艺由于锌液量过大，常导致铝板表面出现局部溶蚀等缺陷，这种锌铝的过度溶解现象会对铝板造成破坏，影响铝板的使用寿命；其二，镀锌装置较为复杂，且在镀锌前均需要通过助焊剂去除铝板表面的氧化膜，并涂覆一层钎剂以防止二次氧化，工艺流程繁琐，作业效率低，且助焊剂的大量使用存在环保问题。
综上所述，现有的铝板表面镀锌技术存在着因其方法的缺陷，从而导致镀锌层均匀性差、作业效率低以及环保性较差的技术问题。
发明内容
本申请的目的在于提供一种超声镀锌装置及其镀锌工艺，旨在解决现有的铝板表面镀锌技术存在着因其方法的缺陷，从而导致镀锌层均匀性差、作业效率低以及环保性较差的技术问题。
本申请实施例提供了一种超声镀锌装置，包括镀锌平台，所述镀锌平台上设有镀锌夹具，所述镀锌夹具内对称设有两个储锌腔室，所述镀锌夹具上对称设有石墨漏斗，所述石墨漏斗连通所述储锌腔室，所述石墨漏斗上设有高频感应线圈，所述镀锌夹具上设有镀锌通道，所述镀锌通道贯穿所述镀锌夹具，所述镀锌通道上对称设有镀锌槽，所述镀锌通道通过所述镀锌槽与两个所述储锌腔室相连通，所述镀锌平台的外侧设有行走机构，所述行走机构上设有铝板，所述行走机构驱动所述铝板穿过所述镀锌通道，所述镀锌夹具上还对称设有超声装置，所述超声装置伸入所述储锌腔室内并作用于所述铝板的表面。
在其中一实施例中，所述镀锌夹具由4块结构相同的夹具对称排列而成，所述夹具上设有螺纹孔，4块所述夹具通过所述螺纹孔可拆卸连接成一个整体。
在其中一实施例中，所述镀锌夹具的顶端两侧对称设有开口，所述开口连通所述储锌腔室，所述石墨漏斗的漏斗管插入所述开口中。
在其中一实施例中，所述镀锌夹具上于两个所述储锌腔室的中间位置设置所述镀锌通道，所述镀锌通道的四周设有圆角。
在其中一实施例中，所述镀锌槽的宽度为2mm，所述镀锌通道的宽度比所述铝板的厚度大0.2mm。
在其中一实施例中，所述行走机构包括电机、支撑架、主动轮、从动轮、第一传动轮和第二传动轮，所述镀锌平台的外侧设置所述支撑架，所述支撑架上转动连接所述从动轮、所述第一传动轮和所述第二传动轮，所述电机的输出轴与所述主动轮相连接，所述主动轮、所述从动轮、所述第一传动轮和所述第二传动轮依次啮合，所述第一传动轮和所述第二传动轮上分别设有同轴转动的软质轮，两个所述软质轮之间设置所述铝板，所述电机通过所述主动轮、所述从动轮、所述第一传动轮和所述第二传动轮驱动所述铝板匀速行进。
在其中一实施例中，所述超声装置包括换能器、变幅杆和超声头，所述换能器上设置所述变幅杆，所述变幅杆远离所述换能器的一端设置所述超声头；所述镀锌夹具的左右两侧对称设有通孔，所述通孔连通所述储锌腔室，所述超声头通过所述通孔伸入所述储锌腔室内并作用于所述铝板的表面。
本申请实施例的第二方面提供了一种超声镀锌装置的镀锌工艺，包括以下步骤：
(1)首先，将铝板放置在行走机构中，启动行走机构驱动铝板进入镀锌通道，再将固态锌放置到石墨漏斗中，使用高频感应线圈对石墨漏斗进行加热，并将超声头插入储锌腔室内；
(2)当高频感应线圈升温至420℃，固态锌熔化成液态锌，液态锌流入储锌腔室内并通过镀锌槽流入镀锌通道中，待液态锌将超声头淹没，打开超声装置，向液态锌中施加超声波振动，超声波通过液态锌作用于铝板的表面；
(3)同时，启动行走机构驱动铝板匀速行进，在超声波的作用下铝板的表面镀上一层锌，当铝板离开镀锌通道时，铝板表面的锌迅速凝固形成镀锌层；
(4)关闭行走机构、超声装置和高频感应线圈，取下带有镀锌层的铝板，超声镀锌操作结束。
优选的，超声装置的超声频率为20KHz，超声功率为400-800W。
优选的，铝板的行进速度为1-3mm/s。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明通过设置镀锌夹具、石墨漏斗、高频感应线圈、超声装置以及行走机构配合使用，实现对铝板两侧的同时超声镀锌操作，镀锌层厚度均匀，作业效率高；通过在镀锌夹具上设置依次连通的储锌腔室、镀锌槽以及镀锌通道，储锌腔室中的液态锌经镀锌槽流入镀锌通道内，镀锌槽用于控制液态锌的量，避免液态锌过量导致铝板表面出现孔洞或局部溶蚀的现象，镀锌槽与镀锌通道相配合，保证镀锌层厚度均匀一致；通过设置超声装置，在超声波振动的作用下，不需要助焊剂就能够去除铝板表面的氧化膜，通过超声作用使液态锌与暴露出来的铝板发生冶金结合，液态锌迅速镀在铝板的表面，作业效率高，成本低且绿色环保；通过设置行走机构，利用齿轮啮合反向转动的原理实现铝板的匀速行进，使得铝板表面的镀锌层厚度均匀一致；通过调整超声功率和铝板的行进速度控制铝板表面镀锌层的厚度。本申请结构简单、操作简便，改善了传统的铝板表面镀锌技术的工艺流程繁琐、作业效率低、镀锌层均匀性差以及环保性较差的缺陷。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例1提供的一种超声镀锌装置的结构示意图；
图2为图1所示的一种超声镀锌装置的镀锌夹具的内部结构示意图；
图3为图1所示的一种超声镀锌装置的行走机构的结构示意图；
图4为图1所示的一种超声镀锌装置的超声装置的结构示意图；
图5为本申请实施例2的铝板及其表面镀锌层的界面微观组织图；
图6为本申请实施例3的铝板及其表面镀锌层的界面微观组织图；
图7为本申请实施例4的铝板及其表面镀锌层的界面微观组织图；
图8为本申请实施例5的铝板及其表面镀锌层的界面微观组织图；
图9为本申请实施例6的铝板及其表面镀锌层的界面微观组织图。
图中符号说明：
1.镀锌平台；2.镀锌夹具；201.储锌腔室；202.镀锌槽；203.镀锌通道；204.开口；205.通孔；206.螺纹孔；3.石墨漏斗；4.高频感应线圈；5.行走机构；501.电机；502.支撑架；503.主动轮；504.从动轮；505.第一传动轮；506.第二传动轮；507.软质轮；6.超声装置；601.换能器；602.变幅杆；603.超声头；7.铝板。
具体实施方式
为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不能理解为指示或暗示所指的装置或元件必须具备特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
实施例1
请参阅图1，为本申请实施例1提供的一种超声镀锌装置的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：
在其中一实施例中，请结合图2，一种超声镀锌装置，包括镀锌平台1、镀锌夹具2、石墨漏斗3、高频感应线圈4、行走机构5和超声装置6，镀锌平台1上设置镀锌夹具2，镀锌夹具2内对称设有两个储锌腔室201，镀锌夹具2的顶端对称设置两个石墨漏斗3，两个石墨漏斗3分别与同侧的储锌腔室201相连通，石墨漏斗3上设置高频感应线圈4，将固态锌放置到石墨漏斗3中，通过高频感应线圈4对石墨漏斗3中的固态锌进行加热，固态锌熔化成液态锌，液态锌流入储锌腔室201中；镀锌夹具2上还设有镀锌通道203，镀锌通道203设置在两个储锌腔室201的中间位置并贯穿镀锌夹具2，镀锌通道203的两侧壁上对称设有两个镀锌槽202，镀锌通道203通过两个镀锌槽202与两个储锌腔室201相连通，储锌腔室201中的液态锌经镀锌槽202流入镀锌通道203内；镀锌平台1的外侧设置行走机构5，铝板7放置在行走机构5上，行走机构5驱动铝板7匀速穿过镀锌通道203，镀锌夹具2的两侧对称设有两个超声装置6，超声装置6伸入储锌腔室201内并作用于铝板7的表面，当行走机构5驱动铝板7穿过镀锌通道203时，在超声装置6的作用下，铝板7的表面迅速镀上一层镀锌层，实现铝板7的超声镀锌操作。
具体地，镀锌夹具2由4块结构相同的夹具对称排列而成，4块夹具既呈左右对称又呈前后对称，夹具上设有螺纹孔206，4块夹具通过螺纹孔206可拆卸连接成一个整体；镀锌夹具2的顶端两侧对称设有两个开口204，两个开口204分别连通同侧的储锌腔室201，两个石墨漏斗3的漏斗管分别插入开口204中；通过设置两个石墨漏斗3、两个储锌腔室201以及两个镀锌槽202，实现对铝板7两侧的同时超声镀锌操作；两个镀锌槽202的宽度均设置为2mm，避免超声镀锌操作时液态锌的量过多从而导致铝板7的表面出现孔洞或局部溶蚀的现象；镀锌通道203的四周设有圆角，且镀锌通道203的宽度比铝板7的厚度大0.2mm，防止超声镀锌操作中镀锌通道203与铝板7的表面产生摩擦现象；镀锌平台1的设置使得镀锌通道203与铝板7的高度保持一致，保证铝板7水平穿过镀锌通道203。
请参阅图3，行走机构5包括电机501、支撑架502、主动轮503、从动轮504、第一传动轮505、第二传动轮506和软质轮507，镀锌平台1的外侧设置支撑架502，支撑架502上转动连接从动轮504、第一传动轮505和第二传动轮506，电机501的输出轴与主动轮503相连接，主动轮503、从动轮504、第一传动轮505和第二传动轮506依次啮合，第一传动轮505和第二传动轮506上分别设置同轴转动的软质轮507，铝板7设置在两个软质轮507之间的间隙中；电机501通过主动轮503和从动轮504驱动第一传动轮505转动，第一传动轮505转动带动第二传动轮506转动，实现第一传动轮505和第二传动轮506的反向转动，由此实现两个软质轮507的反向转动，两个软质轮507的反向转动推动铝板7匀速行进，使得铝板7表面的镀锌层厚度均匀一致；通过调节电机501的转速，实现对铝板7的行进速度的调整。
请参阅图4，超声装置6包括换能器601、变幅杆602和超声头603，换能器601上设置变幅杆602，变幅杆602远离换能器601的一端设置超声头603；镀锌夹具2的左右两侧对称设有两个通孔205，两个通孔205分别连通同侧的储锌腔室201，超声头603通过通孔205伸入储锌腔室201内并作用于铝板7的表面；本实施例中，超声头603采用钛合金材质，钛合金制备而成的超声头603具有优异的超声传导效果，通孔205水平设置，保证超声头603能垂直作用于铝板7的表面；通过设置超声装置6，在超声波振动的作用下，不需要助焊剂就能够去除铝板7表面的氧化膜，通过超声作用使液态锌与暴露出来的铝板7发生冶金结合，液态锌迅速镀在铝板7的表面，作业效率高，且解决了常规镀锌工艺使用助焊剂带来的环保问题。
实施例2
一种超声镀锌装置的镀锌工艺，包括以下步骤：
步骤(1)：首先，将铝板7放置在行走机构5的两个软质轮507之间，并调整铝板7对准镀锌通道203，启动电机501驱动铝板7水平进入镀锌通道203，关闭电机501，再将固态锌放置到两个石墨漏斗3中，设置高频感应线圈4的温度为420℃，使用高频感应线圈4对石墨漏斗3中的固态锌进行加热，并将两个超声头603插入储锌腔室201内，使超声头603垂直作用于铝板7的表面；
步骤(2)：当高频感应线圈4升温至420℃时，石墨漏斗3中的固态锌熔化成液态锌，液态锌流入储锌腔室201内并通过镀锌槽202流入镀锌通道203中，待液态锌将超声头603淹没时，打开超声装置6，设置超声频率为20kHz，超声功率为400W，超声装置6向液态锌中施加超声波振动，超声波通过液态锌作用于铝板7的表面；
步骤(3)：同时，启动电机501，电机501通过主动轮503、从动轮504、第一传动轮505和第二传动轮506驱动铝板7水平匀速行进，通过调节电机501的转速将铝板7的行进速度调整为3mm/s，行进过程中在超声波的作用下铝板7的表面镀上一层锌，当铝板7离开镀锌通道203时，由于远离超声波振动的影响，铝板7表面的锌迅速凝固形成镀锌层；
步骤(4)：关闭电机501、超声装置6和高频感应线圈4，取下带有镀锌层的铝板，超声镀锌操作结束。
通过扫描电子显微镜(SEM)对带有镀锌层的铝板进行微观观察，得到铝板及其表面镀锌层的界面微观组织图，如图5所示。
实施例3
本实施方法和实施例2不同的是：步骤(2)中，设置超声功率为600W，其他步骤相同，得到铝板及其表面镀锌层的界面微观组织图，如图6所示。
实施例4
本实施方法和实施例2不同的是：步骤(2)中，设置超声功率为800W，其他步骤相同，得到铝板及其表面镀锌层的界面微观组织图，如图7所示。
请参阅图5-图7，可以看出，镀锌层与铝板结合良好，铝板表面由平直变成细微的波浪形，表明界面处发生了冶金反应，且镀锌层的厚度较为均匀，随着超声功率的增加，实施例2-4的铝板表面镀锌层的厚度逐渐增加，因此，在铝板的行进速度保持不变的情况下，根据实际应用情况调整超声装置的超声功率以控制镀锌层的厚度。
实施例5
本实施方法和实施例2不同的是：步骤(3)中，通过调节电机501的转速将铝板7的行进速度调整为2mm/s，其他步骤相同，得到铝板及其表面镀锌层的界面微观组织图，如图8所示。
实施例6
本实施方法和实施例2不同的是：步骤(3)中，通过调节电机501的转速将铝板7的行进速度调整为1mm/s，其他步骤相同，得到铝板表面镀锌层的界面微观组织图，如图9所示。
请参阅图5、图8-图9，可以看出，镀锌层与铝板结合良好，铝板表面由平直变成细微的波浪形，表明界面处发生了冶金反应，且镀锌层的厚度较为均匀，随着铝板的行进速度的降低，实施例2、5-6的铝板表面镀锌层的厚度逐渐增加，因此，在超声装置的超声功率保持不变的情况下，根据实际应用情况调整铝板的行进速度以控制镀锌层的厚度。
本发明提供了一种超声镀锌装置及其镀锌工艺，通过设置镀锌夹具2、石墨漏斗3、高频感应线圈4、超声装置6以及行走机构5配合使用，实现对铝板7两侧的同时超声镀锌操作，镀锌层厚度均匀，作业效率高；通过在镀锌夹具2上设置依次连通的储锌腔室201、镀锌槽202以及镀锌通道203，储锌腔室201中的液态锌经镀锌槽202流入镀锌通道203内，镀锌槽202用于控制液态锌的量，避免液态锌过量而导致铝板7表面出现孔洞或局部溶蚀的现象，镀锌槽202与镀锌通道203相配合，保证镀锌层厚度均匀一致；通过设置超声装置6，在超声波振动的作用下，不需要助焊剂就能够去除铝板7表面的氧化膜，通过超声作用使液态锌与暴露出来的铝板7发生冶金结合，液态锌迅速镀在铝板7的表面，作业效率高，成本低且绿色环保；通过设置行走机构5，利用齿轮啮合反向转动的原理实现铝板7的匀速行进，使得铝板7表面的镀锌层厚度均匀一致；通过调整超声功率和铝板7的行进速度，控制铝板7表面镀锌层的厚度。本申请结构简单、操作简便，改善了传统的铝板表面镀锌技术的工艺流程繁琐、作业效率低、镀锌层均匀性差以及环保性较差的缺陷，可广泛应用于镀锌技术领域。
以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种超声镀锌装置，其特征在于，包括镀锌平台，所述镀锌平台上设有镀锌夹具，所述镀锌夹具内对称设有两个储锌腔室，所述镀锌夹具上对称设有石墨漏斗，所述石墨漏斗连通所述储锌腔室，所述石墨漏斗上设有高频感应线圈，所述镀锌夹具上设有镀锌通道，所述镀锌通道贯穿所述镀锌夹具，所述镀锌通道上对称设有镀锌槽，所述镀锌通道通过所述镀锌槽与两个所述储锌腔室相连通，所述镀锌平台的外侧设有行走机构，所述行走机构上设有铝板，所述行走机构驱动所述铝板穿过所述镀锌通道，所述镀锌夹具上还对称设有超声装置，所述超声装置伸入所述储锌腔室内并作用于所述铝板的表面。
2.根据权利要求1所述的一种超声镀锌装置，其特征在于，所述镀锌夹具由4块结构相同的夹具对称排列而成，所述夹具上设有螺纹孔，4块所述夹具通过所述螺纹孔可拆卸连接成一个整体。
3.根据权利要求1所述的一种超声镀锌装置，其特征在于，所述镀锌夹具的顶端两侧对称设有开口，所述开口连通所述储锌腔室，所述石墨漏斗的漏斗管插入所述开口中。
4.根据权利要求1所述的一种超声镀锌装置，其特征在于，所述镀锌夹具上于两个所述储锌腔室的中间位置设置所述镀锌通道，所述镀锌通道的四周设有圆角。
5.根据权利要求1所述的一种超声镀锌装置，其特征在于，所述镀锌槽的宽度为2mm，所述镀锌通道的宽度比所述铝板的厚度大0.2mm。
6.根据权利要求1所述的一种超声镀锌装置，其特征在于，所述行走机构包括电机、支撑架、主动轮、从动轮、第一传动轮和第二传动轮，所述镀锌平台的外侧设置所述支撑架，所述支撑架上转动连接所述从动轮、所述第一传动轮和所述第二传动轮，所述电机的输出轴与所述主动轮相连接，所述主动轮、所述从动轮、所述第一传动轮和所述第二传动轮依次啮合，所述第一传动轮和所述第二传动轮上分别设有同轴转动的软质轮，两个所述软质轮之间设置所述铝板，所述电机通过所述主动轮、所述从动轮、所述第一传动轮和所述第二传动轮驱动所述铝板匀速行进。
7.根据权利要求1所述的一种超声镀锌装置，其特征在于，所述超声装置包括换能器、变幅杆和超声头，所述换能器上设置所述变幅杆，所述变幅杆远离所述换能器的一端设置所述超声头；所述镀锌夹具的左右两侧对称设有通孔，所述通孔连通所述储锌腔室，所述超声头通过所述通孔伸入所述储锌腔室内并作用于所述铝板的表面。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的一种超声镀锌装置的镀锌工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)首先，将铝板放置在行走机构中，启动行走机构驱动铝板进入镀锌通道，再将固态锌放置到石墨漏斗中，使用高频感应线圈对石墨漏斗进行加热，并将超声头插入储锌腔室内；
(2)当高频感应线圈升温至420℃，固态锌熔化成液态锌，液态锌流入储锌腔室内并通过镀锌槽流入镀锌通道中，待液态锌将超声头淹没，打开超声装置，向液态锌中施加超声波振动，超声波通过液态锌作用于铝板的表面；
(3)同时，启动行走机构驱动铝板匀速行进，在超声波的作用下铝板的表面镀上一层锌，当铝板离开镀锌通道时，铝板表面的锌迅速凝固形成镀锌层；
(4)关闭行走机构、超声装置和高频感应线圈，取下带有镀锌层的铝板，超声镀锌操作结束。
9.根据权利要求8所述的镀锌工艺，其特征在于，步骤(2)中，超声装置的超声频率为20KHz，超声功率为400-800W。
10.根据权利要求8所述的镀锌工艺，其特征在于，步骤(3)中，铝板的行进速度为1-3mm/s。
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