1、環保堿性鋅酸鹽鍍鋅淺談(2007-12-29 22:23:49)標簽：雜談    隨著人們的生活水平的不斷提高，環保意識也在逐漸的增強。眾所周知，電鍍是一個高污染的行業，怎樣使電鍍行業達到清潔生產的確目的，是我們每個電鍍技術工作者的共同的目標。就單純的鍍鋅而言，用無氰鋅酸鹽代替有氰鍍鋅，是實現環保電鍍的一個很好的實例。但在實際生產操作過程中，由于無氰電鍍比有氰電鍍控制起來要困難的多，而且生產成本也比較高，尤其是對于一些高質量要求的鍍鋅件來說，氯化鉀鍍鋅達不到要求。所以很多的生產廠家不愿采用，繼續采用老工藝有氰電鍍，給推廣環保型鍍鋅造成了一定的阻力。但做為現在的堿性鋅酸鹽鍍鋅

2、體系來講，在工藝性能方面已經完全可與之想媲美，現將本人在使用環保堿性鋅酸鹽鍍鋅的過程中產生的一些故障及排除方法做一下淺談，希望能為推廣環保型電鍍生產出一份力，給我們的子孫后代后代留一片凈水。1 工藝流程本公司所采用的堿性鍍鋅工藝是才用自動生產線，工藝流程為：熱脫脂清洗清洗噴淋清洗酸洗清洗清洗噴淋清洗電解脫脂清洗清洗噴淋清洗弱酸中和噴淋清洗堿性鋅酸鹽鍍鋅清洗清洗噴淋清洗出光清洗鈍化清洗清洗噴淋清洗熱水清洗烘干包裝。2 工藝條件及配方工藝配方如下：NaOH            

3、   50-80g/lZnO                 8-15g/lA（主光劑）     1025mL/LB（走位劑）      13mL/LC（凈化劑）    0.51mL/L3 工藝影響因素3.1 NaOH。氫氧化鈉的含量的多少直接影響到產品質量的好壞。尤其是對高光亮度的基體。含量過少，

4、陽極很容易鈍化。造成發霧現象，表面粗糟無光，分散能力變差，低區發黑。對于鍍鋅后要進行機械加工的零件來講，還容易造成脆性增大的現象。含量過高，則上鍍速度比較慢。本人認為最佳的含量為130-140g/l。3.2  ZnO。氧化鋅的含量高低因選用的光亮劑的不同而不同。有的廠家的要求含量要低一些的，有的要求含量要高一些的。本人認為控制氫氧化鈉和氧化鋅的比例是相當重要的。鋅離子提高了，氫氧化鈉的含量也必然要提高的。最好控制在10-12：1。3.3 溫度。溫度是影響堿性鋅酸鹽鍍鋅質量的一個很重要的因素。現在在使用的光亮劑，包括國外廠家生產的光亮劑，所使用的溫度一般都是在35度以下，超過這一溫度，

5、則鍍液很難維護，光亮劑消耗的量也會增大。還容易出現大面積的脫皮現象。3.4 電流。電流密度可在1-5A/dm2個之間變化。有的是在1-3A/dm2之間。電流密度過大，高區燒焦，鍍層脆性增大。過小，低區的不好，亮度不足發暗。3.5 雜質。由于堿性無氰鋅酸鹽鍍鋅沒有有氰鍍鋅抗雜的能力強，因此雜質的影響比較厲害。當雜質含量高時，將影響到低電流密度區發黑，鍍層脆性也變大，還有一個情況就是將影響到后處理。尤其是藍白鈍化，很容易發黃。很多的時候都以為是鈍化槽不好，調整鈍化液。往往是效果不是很理想的。在這種情況下，要考慮一下鍍槽的雜質影響了。3.6 光亮劑。光亮劑因生產廠家的不同而有差異。參考所購買的廠家的

6、使用說明書做調整即可。盡量一少加勤加為原則。光亮劑加入的太多，很容易造成鍍層脆性的增大。5 幾種常見現象的排除方法(1) 分散能力差，低區發黑、鋅含量高、堿含量低、金屬雜質的影響。(2) 鍍層脫皮，有小鼓泡。有機雜質含量高。光亮劑含量太高，面有油污，前處理不好。(3) 鍍層出現像流眼淚狀態一樣的霧狀白斑。對與這種白斑，很多的人都認為是重金屬雜質的影響的，對鍍液進行大處理進行解決。但本人在實際生產中發現如果在弱酸性中和后再用1%的氫氧化鈉中和的話，這一問題就可以得到解決。出現這種現象往往是在氫氧化鈉和鋅離子含量都比較低的情況下。(4) 塊狀白斑。這種白斑出現有兩種可能性。一種是前處理不凈有油污，

7、尤其是點焊連接有夾縫的零件。一種是基體表面在入槽電鍍前有浮銹生成的原因造成的。(5) 鍍層脫皮，有小鼓泡。對于鍍鋅后要進行機械加工的零件來講，脫皮是很重要的一個問題，分析原因有四個方面：其一，前處理不良；其二，光亮劑加入的太多；其三，雜質的影響。出現這種情況時，用活性碳的處理效果不是很理想的。用鋅粉的處理效果好，但光亮劑的損耗很大。建議最好是用CK778綜合處理劑或者是一些專門的堿性鍍鋅除雜劑處理，效果比較理想。(6) 鍍層大面積脫皮。溫度過高是很重要的一個影響因素對于堿性鋅酸鹽鍍鋅電鍍，本人能力有限，可能有些問題分析的不是很正確，希望能給予指正。用無氰電鍍代替有氰電鍍，是大勢之所趨，現在隨著

8、國家對氰化物的控制的不斷增強，無氰電鍍將大有市場。鋅酸鹽鍍層海綿狀(2007-10-12 20:51:31)    原因：當鋅酸鹽鍍鋅液中添加劑不足時，有可能造成鍍鋅層結晶粗糙，因為鋅酸鹽鍍鋅的添加劑多屬表面活性劑，在電沉積過程中，添加劑在很寬的電位范圍內吸附，從而減緩鍍液中鋅離子的放電步驟，提高了陰極極化，使鍍鋅層結晶細致、光亮。解決：鍍液中添加劑含量目前尚未有時用準確地分析方法，一般是根據生產過程中鍍層質量，憑經驗或者赫爾槽試驗添加。添加劑不宜過量添加，否則會出現鍍層發花，鈍化膜發霧，鍍層起泡，脆性增大，鍍層易變色，結合力下降等故障。從一例鋅酸鹽故障排除談鍍液管理(20

9、07-10-12 20:51:31)    某鄉鎮電鍍廠鋅酸鹽鍍鋅銀出現灰暗發黑故障影響生產，邀請筆者前去幫助解決，在生產現場，讓鍍些工件看看情況。鐵槽有DPE鋅酸鹽鍍鋅溶液2000升，鍍液混暗不清，極缸上的陽極板與鐵板相間各占一半。鐵陽極析出大量的氧氣泡向液面擴散，很快將鋅陽極析出的氧氣泡與陰極析出的細小氫氣泡所覆蓋而布滿液面。一面觀察電極反應, 一面同他們交談。按筆者詢問回答: 鐵陽極長期掛用與鋅陽極停鍍鍍不取,是看鄰村鍍鋅那樣操作的, 只是多掛了幾塊鐵板, 能將鋅板節省點。原料補加, 沒條件化驗, 是粗估估加的。半小時后工件出槽觀察, 鍍層較薄, 色澤灰暗顯黃, 低電

10、流區發黑。從現場所見與詢問了解,故障非常明顯,是以二價鐵為主的多種雜質污染鍍液所造成的。氣泡發黃, 鍍層低電流區發黑是鐵雜質過量的反應,長期掛用鐵板, 產生微溶解,不斷蓄積,又是鐵雜質的主要來源。由于長期掛鐵板,使主鹽濃度下降,加之NaOH偏低,導電性差,都能使沉積速度慢而鍍層薄。鋅陽極與化工原料不純, 夾雜的鉛離子與油污等使鍍層灰暗。故障明顯，處理簡單,只需將溶液凈化按工藝調整即可消除。鋅酸鹽鍍鋅溶液的凈化,按常規方法,用鋅粉和活性炭聯合處理過濾即可。加鋅粉后攪拌靜置1-2小時便要過濾,否則金屬雜質將重新進入溶液,影響處理效果。對不加三乙醇胺的鋅酸鹽鍍鋅溶液用聯合處理的方法效果良好,如果加有

11、三乙醇胺的溶液則毫無效果。因三乙醇胺能絡合鐵及其它金屬離子,難于去除, 用CK-778凈化劑處理效果良好, 該廠沒有, 購回后用量為3 g/L( 因鍍液污染嚴重),邊攪拌邊加入。不一會,只見溶液內凝聚的黑色沉淀物,猶如小蟲群聚在溶液內上下滾動跳躍,筆者指著對大家說,就是這些雜質引出的故障。“小蟲”的上下浮游, 由多到少,逐步沉入槽底, 一小時后全部沉淀, 開始過濾, 取樣回廠對溶液成份幫助分析之后進行調整,停掛鐵板, 試鍍工件,鍍層恢復了鋅酸鹽本來的米黃色澤, 經硝酸出光高鉻鈍化, 膜層色澤鮮艷奪目,生產恢復正常。     鋅酸鹽鍍鋅以鍍層細致光亮, 鈍

12、化膜不變色和沒有氰污染而成為鍍鋅的主要工藝o 由于溶液穩定 , 對雜質敏感性小, 一般很少出現鍍層質量故障。溶液穩定也需維護管理, 對此忽視, 穩定就會轉化為不穩定, 比如溶液成份比例失調,各種雜質的進入, 都是不穩定因素, 這時便會導致各種故障的產生。本文故障就是由于忽視溶液維護管理,受到多種雜質的污染所致, 是應引以為訓的。現將筆者在10年鋅酸鹽鍍鋅實踐中, 對溶液維護管理所采取的措施,簡要介紹,以供參考。1.新配槽液與補加化工原料必須處理氧化鋅與氫氧化鈉是鋅酸鹽鍍鋅的主要化工原料,大多用工業級的, 雜質含量較大的品種也較多。氧化鋅中的鉛離子、氫氧化鈉中的鐵離子含量都偏高。所以在新配槽或補

13、加時,都要用1-2g/L的鋅粉處理過濾入槽,這就能減少雜質的進入量,消除它們對鍍層質量的不良影響。2.加強前處理防止油污進入鍍液鋅酸鹽鍍鋅是堿性溶液, 由于自身有去油作用,因而有的對除油不夠重視,油污不多的工件,甚至不除油,酸洗后便入槽電鍍。大量油污進入鍍液,這些油脂在鍍液中分散成微滴,粘附到工件上,有油污處導電不良,致使沒有鍍層沉積,形成氣泡。這是鋅酸鹽鍍鋅常發生鍍層起泡故障的主要原因之一。所以加強前處理,是維護好溶液不可缺少的措施。3.定期分析鍍液成分保持正常穩定堿性鍍鋅的主要成份是氧化鋅與氫氧化鈉，它們之間的比例為1:8-11。定期分析,就是要將它們的含量控制在工藝規范內。特別是氫氧化鈉

14、，它不僅與鋅離子絡合成穩定的鋅酸鹽, 同時使鋅陽極保持正常溶解, 提高溶液的導電性。它對主鹽濃度的穩定關系極大, 氫氧化鈉含量低于下限, 溶液導電性差,槽電壓上升,沉積速度慢,甚至鍍不上, 特別是陽極容易鈍化。陽極停止溶解后,溶液中鋅離子急劇下降,使主鹽濃度比失調; 高于上限, 鋅陽極溶解加快, 溶液中鋅離子不斷上升,也會導致濃度比失調, 使鍍層質量惡化, 如發暗、粗糙等。因此定期分析溶液成份,及時調整,保持溶液的穩定正常,是鋅酸鹽鍍鋅維護溶液的重要措施。4.正確使用兩種陽極保持主鹽濃度穩定鋅酸鹽鍍鋅主鹽濃度,在筆者的實踐里, 一般清況下,不是低而是逐步處于上升趨勢。這是由于溶性鋅陽極溶解較快

15、,特別是氫氧化鈉含量高時更快,另一情況是停鍍后不取出鋅陽極而產生的自溶解,這是主鹽濃度升高的基本原因。為此,工藝常以掛入不溶性陽極來控制或降低主鹽濃度。不溶性陽極有不銹鋼板、鐵板、鎳板等, 不銹鋼板含有鉻、鎳等金屬,要微溶解,進入鍍液產危害: 鐵板長期掛用,也因微溶解而增加鐵雜質雜；鎳板效果良好, 但價格昂貴,可在普通鋼板上鍍一層厚鎳取代鎳板是比較經濟的。為減少異金屬雜質和陽極泥渣進入鍍液產生危害,應以高純度鋅作陽極并加陽極套。正確使用兩種陽極的方法,停鍍時取出鋅陽極浸泡在清洗槽中待用。氫氧化鈉含量控制在工藝內,不溶性陽極一般不用，當主鹽濃度高時才掛用。可溶性陽極與不溶性陽極面積比一般為3-4

16、:1(也可根據鋅含量增減)，主鹽濃度降至工藝(通過分析)時，應取出不溶性陽極, 否則主鹽濃度過低也會影響主鹽濃度穩定,進而使鍍層質量惡化。5.鍍液的日常維護管理除定期分析溶液成份及時調整外,還要定期凈化溶液。溶液潔凈, 能保持電鍍質量的穩定。凈化溶液, 一般三月或半年用鋅粉與活性炭聯合大處理一次,去除過量雜質，保持溶液潔凈。另外,在日常生產中, 還要注意: 一是加強前處理，工件除油去銹要徹底；二是注意陰陽極面積比, 即SK:SA=1：1.5-2 , 防止陽極面積過小使陽極電流密度增大而鈍化，陽極停止溶解，鋅離子濃度下降,同時也要注意陽極面積不能過大,這樣陽極溶解多而鋅離子濃度升高。陽極面積過大

17、或過小都會影響主鹽濃度的穩定；三是保持極杠潔凈,防止銅氧化物散落入槽,陽極銅掛鉤應裸露液面，防止浸入鍍液溶解, 造成銅雜質積累；四是工件掉入槽內要及時撈出,否則鋼鐵基體的微溶解會造成鐵雜質的增多。綜上所述, 只要增強鍍液維護管理意識，在日常生產中見諸行動,就能防止或減少包括本文在內的鍍層質量故障的產生。堿性鋅酸鹽鍍鋅工藝的維護管理(2007-10-12 20:51:31)    一、前言鑒于堿性鋅酸鹽鍍鋅工藝維護管理簡便,鍍層結晶細致、抗蝕性能優良, 鍍液毒性小,對鋼鐵設備腐蝕性小, 廢水處理方便,因而得到廣泛應用。在我國堿性鋅酸鹽鍍鋅約占鍍鋅總量的50%。湘潭電機廠應用D

18、E型鋅酸鹽鍍鋅有近20年歷史, 其鍍液有2萬多升,在長期實踐探索中,積累了一些維護管理堿性鋅酸鹽鍍鋅工藝的成功經驗。我們認為:堿性鋅酸鹽鍍液活化能力比氰化鍍鋅差,對鍍前處理要求較為嚴格;鍍液穩定周期較短,必須經常進行維護管理;另外鈍化液成分變化較快,也必須定期調整,總的來講,要提高鍍鋅質量, 關鍵在于工藝的維護管理。現將有關內容分述如下。二、前處理工序的控制堿性鋅酸鹽鍍鋅對前處理要求較為嚴格,嚴格認真地控制好前處理工序十分重要。其前處理工藝流程為：化學去油熱水洗 冷水洗酸洗除銹水洗電解去油熱水洗冷水洗鍍前活化水洗鍍鋅。各工序必須仔細操作、認真清洗, 才能保證鋅鍍層的質量。1.去油工序針對本廠電

19、鍍零部件表面油污的實際情況,我們采用化學去油液工藝規范如下:氫氧化鈉60-80g/l，碳酸銷20-40g/l，磷酸三鍋30-50g/l，表面活性劑6-8g/l，溫度70-90。去油液中加入表面活性劑可起到乳化、分散、滲透作用,強化去油效果,特別是能清除零部件表面不能皂化的礦物油。化學去油后,電解去油必不可少,該工序能有效地保證基體金屬與鍍層的結合力。針對酸洗除銹時零部件表面可能沾有少量油污,我們將電解去油工序設計在除銹之后，這樣能防止油污重新回到零件表面,必要時除銹電解去油工序可反復進行兩次,以徹底清除油污和銹斑。電解去油液成分與化學去油液基本相同(可不加表面活性劑)。電解去油是最終洗凈油污,

20、比單純使用化學去油有效得多。電解去油一般控制液溫70-90, 電流密度控制在5-8A/dm2時,去油快,效率較高。對高碳鋼、彈性零件宜采用陽極電解去油,以防止“氫脆”現象; 對表面光潔度高的特殊鋼零件宜采用大電流短時間陰極電解去油。生產中,我們要求做到以下幾點:去油液表面凝聚的油污必須經常清除,以免油污重新吸附在零件上或帶入鍍槽,影響鍍層質量;零件從去油槽取出后,必須用熱水充分漂洗; 鍍前必須檢查零件去油情況,發現零件表面未全部潤濕或掛有水珠,必須返工,以免影響鍍層質量;去油液必須定期化驗、加料,保持槽液成分的有效含量。2. 酸洗除銹工序鋼鐵零件一般采用1:1鹽酸或10%硫酸酸洗除銹。實際生產

21、中,我們發現,不同基體材料不能采用同一酸洗除銹工藝,否則會產生鍍不上鋅或鍍層烘烤起泡的質量事故。普通碳素鋼采用1:1鹽酸除銹。高碳鋼由于含碳量高、強度高、脆性大、其表面有碳富集區,酸洗過程中析氫劇烈,使碳游離析出,附著在零件表面,影響鍍層結合力,因此酸洗時間不宜過久,一旦除盡了銹,應立即取出清洗;另外可在酸洗液中加入一定量緩蝕劑,防止基體過腐蝕,提高酸洗效果。含錳較高的彈簧鋼,宜采用15%的硫酸液短時間酸洗除銹,漂洗后立即電鍍,這樣可提高鍍層結合力。含硅高的鋼鍍前宜在10%硫酸1-2g/lHF(30%)的混合液中酸洗,除去基體表面的硅分,避免鍍層脫落。含硫、磷的新鋼種,宜采用1:2鹽酸酸洗,防

22、止硫、磷形成晶界偏析,從而避免鍍鋅時大量析氫、鍍不上鋅。淬火后的零部件,宜采用陰極電解酸洗法,其工藝規范如下:硫酸(工業級)100-150g/l，酸洗添加劑3-5ml/l，溫度25-50，陰極電流密度5-15A/dm2,時間2-5min，陽極為耐氧化石墨。銹蝕嚴重的零件經過酸洗后,其表面殘留一層灰暗色的磁性氧化鐵泥渣,宜采用刷光或滾光的方式除去,也可采用強腐蝕去除,其工藝流程為:酸洗除銹水洗在30%硝酸中浸洗5-8S流動水洗濃鹽酸中浸洗5-10S流動水洗電鍍。鍍前活化一般采用1:2鹽酸。該工序能改善零件表面狀況,提高鍍層質量。總之, 酸洗工序控制一定嚴格,務必將表面氧化膜清除干凈,為了提高酸洗

23、效果,可將酸洗液適當加溫。另外酸洗液中要嚴防銅雜質的危害,酸洗液要定期更換,這樣可有效地避免酸洗工序引起的質量事故。三、鍍鋅工序的控制1.鍍鋅工藝規范及工藝流程的制訂我們采用的DE型堿性鋅酸鹽鍍鋅工藝規范如下:氧化鋅12-20g/l，氫氧化鈉110-160g/l，DE添加劑4-6ml/l，香草醛0.05-0.1g/l，EDTA二鈉0.5-1g/l，DK1-3A/dm2，溫度10-45，陽極純鋅。經反復試驗和實踐驗證,我們制訂了如下工藝流程:常規前處理除油除銹電解去油熱水洗流動水洗 1:2鹽酸活化流水洗鍍鋅流水洗20ml/L醋酸液中和冷水洗熱水浸洗冷水洗3%硝酸出光二次流水洗低鉻鈍化回收二次流水

24、洗溫水洗吹干烘培老化（55-65烘倍30-40min)檢驗浸清漆干燥成品檢。生產中,嚴格執行操作工藝流程,可大大減少質量事故,提高生產效率。2. 鍍鋅槽液的維護(1) 堿性鋅酸鹽鍍液較穩定,平常維護只需補加添加劑。其主鹽濃度主要是根據化驗結果補加,氧化鋅一般不直接補加,靠調整鋅陽極進行控制,氧化鋅過低,增加純鋅陽極面積,減少不溶性陽極鐵板或鍍鎳鐵板來提高其含量,氧化鋅過高,則減少鋅陽極。氫氧化鈉可根據化驗結果適當補充, 但要注意控制好氧化鋅與氫氧化鈉比值,這樣可以發揮鍍液最佳的性能, 一般吊鍍槽中氧化鋅/氫氧化鈉控制在1：9-11之內,滾鍍槽中控制氧化鋅/氫氧化鈉在1:10-15之內為宜。(2

25、)DE型鍍鋅添加劑很難按千安培小時消耗量補加,只能根據生產班次和鍍槽負荷酌情補加,在實踐中積累經驗數據。補加添加劑必須遵循勤加少加的原則,切不可隨意添加,同時要防止不按比例添加、不稱量或不計量的大約倒入加料。根據我們的經驗,DE添加劑每次補加不得超過1ml/L,香草醒每次不得超過 0.02g/L。當光亮劑加入后很快失效時,絕不可隨時補加光亮劑,要分清原因,先除去槽液的金屬雜質離子, 再酌情補加。(3)要使鍍液穩定,必須做到定期分析、定期加料、定期凈化處理槽液。為此我們制定每星期至少化驗一次槽液的制度,并要求工藝員定期按化驗結果將槽液成分調整至工藝規范內。槽液定期用活性炭處理有機物，用鋅粉配合活性炭凈化處理金屬雜質離子和有機物, 一般每3-6個月處理一次,這樣可確保槽液正常運轉。必要時采用CK-778 凈化劑進行綜合處理