鋅酸鹽鍍鋅過程中出現(xiàn)鍍層粗糙故障的原因以及處理辦法
(1)鋅含量過高
原因分析:由于鋅酸鹽鍍液中氫氧根離子對鋅離子的絡(luò)合能力不強,陰極極化作用較弱,為此,采用降低氧化鋅含量、提高氫氧化鈉含量的辦法進行彌補。生產(chǎn)中,為了使鍍液穩(wěn)定,應(yīng)控制NaOH/Zn=8~10或NaOH/Zn0=10~12之間,鍍液中氫氧化鈉含量一般為120g/L,所以掛鍍時氧化鋅的濃度一般采用10~12g/L,滾鍍時稍低,8~10g/L為宜。鋅含量低,鍍層結(jié)晶細致,光澤均勻,鍍液的分散能力和深鍍能力好,但鋅含量過低,電流密度上限和陰極電流效率降低,陰極極化作用增加,沉積速度慢。鋅含量過高,鍍層發(fā)暗、粗糙,陰極電流效率提高,高電流密度易燒焦,出現(xiàn)陰陽面,鍍液的分散能力和深鍍能力降低
因鋅陽極的化學溶解較快,Zn2+濃度很易上升,造成鍍層品質(zhì)異常,可采取下列措施,防止Zn2+濃度上升
a.定期分析調(diào)整Zn2+的含量;
b.使用部分鍍鎳鐵板代替鋅陽極,并控制其面積比為2:1,保證足夠的陽極面積,又可控制Zn2+濃度的升高;
c.不生產(chǎn)時,取出鋅陽極板,以減緩鋅陽極的化學溶解;
d.控制鍍液的工藝參數(shù)在工藝范圍內(nèi);
e.使用高純度的鋅陽極板(0號鋅錠)
處理方法:稀釋鍍液,分析調(diào)整鍍液成分至標準值
(2)氫氧化鈉含量過低
原因分析:鍍液中的氫氧化鈉是鋅的絡(luò)合劑、導電鹽,又是陽極去極化劑,并兼有除油作用。含量低,陽極鈍化、槽電壓升高,鍍液的分散能力和深鍍能力降低,鍍層發(fā)暗、粗糙;含量高,鍍液導電性能好,分散能力和深鍍能力提高,陽極化學溶解過快,導致鍍液中的鋅含量不斷升高,造成鍍液成分比例失調(diào),陰極電流效率下降,光亮劑消耗增多,同時,氫氧化鈉易于生成碳酸鈉,造成碳酸鈉積累,鍍液電阻增大,溫度升高過快,嚴重影響鍍層質(zhì)量
處理方法:分析調(diào)整鍍液成分至標準值
(3)鍍液中有固體顆粒
(4)光亮劑含量太低
原因分析:在鋅酸鹽鍍鋅液中,沒有光亮劑存在時,所得的鍍層是粗糙的,甚至是疏松的海綿狀鍍層。當加入一定量的添加劑后,可以使鍍層結(jié)晶細致、光亮,電流密度范圍擴大,鍍液的分散能力和深鍍能力提高,但是光亮劑含量過多,鍍層非常光亮,鍍層的脆性增大,而且容易引起鍍層起泡,結(jié)合力不好。含量低,鍍層光亮度差、出光速度慢,含量過低,鍍層發(fā)暗、粗糙
處理方法:用赫爾槽調(diào)整光亮劑的含量
(5)溫度太高
原因分析:鋅酸鹽鍍鋅液的最佳溫度一般控制在10~25℃。溫度低時,鍍液的導電性能差,電流密度上限降低,添加劑吸附強,脫附困難,當Dk高時,工件的尖端(或邊緣)易燒焦,鍍層中添加劑夾雜多,鍍層脆性增加,容易變色、起泡。溫度高時,添加劑吸附弱,極化降低,光亮劑消耗大,Zn2+含量易上升,鍍液穩(wěn)定性差,分散能力和深鍍能力降低,鍍層結(jié)晶粗糙、發(fā)灰、光亮性差
處理方法:控制鍍液溫度至工藝范圍內(nèi)
(6)陰極電流密度過大
原因分析:陰極電流密度的大小與鍍液的濃度和溫度密切相關(guān),隨濃度和溫度的升高,可適當提高陰極電流密度。溫度低時,鍍液的導電性差,添加劑吸附強,脫附困難,如果使用高電流密度的話,高電流密度區(qū)鍍層易燒焦,同時添加劑夾雜多,鍍層脆性增大、起泡,鈍化膜易變色及耐腐蝕性能下降。對于鍍層厚度要求薄和白色鈍化的工件,可以適當加大陰極電流密度;對于鍍層要求較厚,或是彩色鈍化的工件,陰極電流密度應(yīng)小些,以減少鍍層的內(nèi)應(yīng)力和提高鈍化膜的抗蝕能力。溫度高時,添加劑吸附弱,極化降低,必須采用較高的電流密度,以提高陰極極化作用,細化結(jié)晶,防止陰陽面。一般地,鍍液溫度低于20℃時,陰極電流密度采用1~1.2A/dm2;20~30℃宜采用l.5~2.0A/dm2;30~40℃時宜采用2~4A/dm2
綜上所述,陰極電流密度的控制原則是,在允許的電流密度下盡量開大,電流密度小,添加劑容易吸附,不易脫附,鍍層中有機物夾雜較多,鍍層脆性大,容易起泡、變色,產(chǎn)生陰陽面。電流密度太大,鍍層結(jié)晶粗糙、高電流密度區(qū)鍍層燒焦
處理方法:準確測量工件受鍍面積,合理設(shè)定電流值
(7)異金屬雜質(zhì)過多
原因分析:鍍液中的異金屬雜質(zhì)主要有Fe2+、Fe3+、Cu2+、Pb2+等,雜質(zhì)過多,會造成鍍層發(fā)暗、發(fā)黑,產(chǎn)生黑色條紋,鍍液分散能力下降,邊角部位易燒焦,鈍化后不良,甚至呈無光澤的瓦黃至暗褐色,更為致命的危害是導致鍍層起泡,嚴重時鍍層成片脫落(大部分金屬雜質(zhì)離子呈氫氧化物懸浮在溶液中,特別是Fe3+呈膠體狀懸浮物,吸附沉積在工件表面,直接影響鍍層與基體的結(jié)合力,一旦有機物含量增加,內(nèi)應(yīng)力增大,更容易起泡、脫皮。)
①Cu2+雜質(zhì)主要來源于掛具和導電極桿,其極限含量不得大于0.015g/L。少量的Cu2+雜質(zhì)影響鈍化膜的色調(diào),稍高會使鈍化膜發(fā)霧,再多時,硝酸出光后發(fā)黑,嚴重時鍍層粗糙呈灰黑色,鈍化后更黑,含量再高鍍層呈海綿狀
②Pb2+雜質(zhì)主要來源于鋅陽極,其極限含量不得大于0.002g/L。Pb2+雜質(zhì)較多時,鍍層呈暗灰色,硝酸出光后出現(xiàn)黑乎乎的花斑,鈍化時有黃褐色的膜,含量再高鋅鍍層難以沉積
③Fe2+雜質(zhì)主要來源于化學材料、前工序清洗水等,其極限含量不得大于0.05g/L。雜質(zhì)含量較多時,低電流密度處鍍層灰暗,鈍化膜無光澤
處理方法一:小電流電解處理法 用瓦楞形鐵板作陰極,0.05~0.5A/dm2的電流電解,直至鍍液正常
處理方法二:鋅粉一活性炭處理法
a.向鍍液中加入0.6g/L左右的鋅粉(用小試驗確認用量),攪拌30min;
b.加入1~3g/L活性炭,繼續(xù)攪拌30min;
C.靜置3h,過濾鍍液;
d.分析調(diào)整鍍液成分,調(diào)節(jié)pH值、補加光亮劑后,試鍍
處理方法三:硫化鈉處理法
a.配制適量的試劑級的硫化鈉溶液(用量先由小試驗確定,每次用量不得超過0.2g/L),并稀釋至100倍;
b.邊加入邊劇烈攪拌lh;
c.自然沉淀一晝夜,試鍍(不必過濾)
附:如何防止異金屬雜質(zhì)污染鍍液?
a.選用合格的化學材料和高純度的鋅陽極(0號鋅錠);
b.配制和補加鍍液時,使用純水;
C.防止掛具和工件落入鍍槽,一旦落人須及時撈出;
d.嚴格清洗操作標準作業(yè),減少掛具主桿和工件清洗時帶入,造成交叉污染;
e.入鍍槽的工件,先經(jīng)l0%氫氧化鈉溶液預(yù)浸,防止清洗水帶入鍍槽而造成污染;
f.選用合適的不溶性陽極,防止該陽極溶解,而造成異金屬雜質(zhì)污染;
g.嚴格控制全工序的液面高度,防止掛具銅鉤腐蝕和主桿腐蝕造成的交叉污染;
h.鍍液定期進行處理,防止異金屬雜質(zhì)離子積累