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镀锌工艺中的故障分析与处理:氯化物镀锌常见故障处理

放大字体  缩小字体发布日期:2012-07-02  浏览次数:706
核心提示:  1 镀层发花或起泡,结合力差  产生原因:前处理除油除锈不净。  应加强镀前处理,选择良好的化学除油、电解除油工序和酸
   1 镀层发花或起泡,结合力差

  产生原因:前处理除油除锈不净。

  应加强镀前处理,选择良好的化学除油、电解除油工序和酸洗除锈工序。

  2 镀层光亮度差

  产生原因:①光亮剂不足;②镀液中有机杂质污染。应通过霍耳槽试验确定补给光亮剂和开缸剂的补充量,通常霍耳槽试片高中区镀层光亮度差,就必须补加开缸剂,若试片低区镀层光亮度差,甚至发暗,则必须补加光亮补给剂。若补充光亮剂后无济于事,则可能是有机杂质的污染,必须用活性炭处理后再补加光亮添加剂。

  3 镀层易烧焦,电流密度开不大

  产生原因:①镀液pH值高;②锌含量过低;③硼酸含量低。可通过分析镀锌液的成分进行调整,消除上述故障。

  4镀层粗糙有麻点

  产生原因:镀液中有固体杂质。过滤镀液可消除上述故障。注意镀锌阳极必须加套阳极袋。

  5 镀层覆盖能力差,孔内及凹处无镀层

  产生原因:①光亮剂不足。可通过霍耳槽试验确定光亮剂的补充量。②镀液中氯化钾(钠)含量过低。可通过化学分析,调整氯化钾(钠)含量。③镀液温度过高;暂停生产或采用冷却措施,降低槽液温度。④铅杂质污染。通过霍耳槽试验确定后用锌粉处理或小电流电解处理。同时重要的是要查明引入铅杂质的原因--检查氯化锌和锌阳极的纯度。

  6 镀层灰暗

  氯化物镀锌零件用稀硝酸出光后,低电流密度区发黑发暗的原因:镀液中有铜杂质。可以往镀液中加锌粉处理或小电流电解处理,消除铜杂质的影响。

  7 镀层有白雾、黑点

  稀硝酸出光后,高电流密度区发黑或呈棕色。产生原因:镀液中有铁杂质。可用双氧水处理过滤。

  8 光亮剂消耗量增大

  产生原因:①镀液温度高。最好采用冷却措施将降低槽液温度或采用间歇生产;②镀液中氯化钾、氯化锌含量过高,使镀液浊点降低,光亮剂析出。通过分析镀液成分,稀释镀液;③工件除油不净,将大量油污带入镀液中,消耗光亮添加剂中的载体光亮剂。保证镀锌零件电镀前除油要彻底。

  9镀层有条纹

  产生原因:①光亮剂失调,配槽时添加剂严重不足。可通过霍耳槽试验,补充添加剂的用量。②有机杂质的污染。可用活性炭处理后过滤。

  10 综合因素引起的氯化物镀锌故障及处理实例

  某采用钾盐镀锌的大型灯头镀锌厂,在连续高温高热天气下生产,出现了严重的镀锌故障,也造成了很大经济损失。

  1.故障特征

  1)灯头镀层质量差

  灯头表面的镀锌层太薄,最薄处只有l.0μm左右,而且电镀时间延长,还难达到镀层厚度要求。螺口灯头镀锌层经常出现发黄、发青、发暗,插口灯头镀锌层表面经常出现花纹斑、条纹斑等,灯头内孔镀层亮度不够,经常出现发雾、斑迹等现象。而且镀锌层的耐蚀性差,镀锌灯头产品储存不久,就会产生锈蚀、白点等现象。

  2)镀液中光亮添加剂消耗过快

  生产过程中还发现光亮添加剂的消耗比原来生产添加量明显增多,并且在镀槽底部形成了很厚的一层沉淀物。

  3)电镀电压高、电流上不去

  不管新配的镀液,还是经过大处理的老镀液,生产2个月左右,就会出现槽电压升高、电流开不大的现象。延长电镀时间也很难达到厚度要求,造成镀液的生产不稳定。

  2.故障产生的原因

  1)电镀药品原料的影响

  首先对镀锌生产中使用的化工原材料,逐一进行工艺试验筛选,有疑问的要进行化验鉴定,如发现所用的氯化锌中,金属杂质含量严重超标。

  2)镀槽材料的影响

  有的镀槽是用花岗岩石制作的,有的是用塑料制作的。经过镀液大处理后的塑料镀槽内壁和槽底全部沾上了很厚的一层黑油垢,而同样在花岗石镀槽内,其槽壁、槽底全部结上了一层很厚的黄色盐垢,平均厚度在25mm,最厚达40mm。槽内黑色油垢是镀液日积月累所致;而盐垢,则是铁(Fd+)与镀液补加时未溶解的钾盐、硼酸溶解后的再结晶物,形成了粘结性很强的混合夹杂。

  3)电镀生产现场管理的问题

  (1)工件掉缸严重。在电镀生产中,操作不慎等原因,使零件掉人镀槽内,又没有及时取出,造成镀液中铁杂质增加,Fe2+、Fe(OH)+、Fe3+、Fe(OH)2+等与一些具有配位能力的镀液成分形成配合物,使镀液中光亮剂的消耗量增加。尤其是Fd+离子,容易在镀液中形成高比表面的絮状物,不仅使镀液电阻增大,槽压升高,电流上不去,零件镀锌沉积速度慢;而且这些高比表面疏松絮状物,从镀液中吸附大量的光亮添加剂,是造成光亮剂生产消耗量大的主要原因。

  这些掉入镀槽的灯头零件,在镀槽内溶解,使镀液中铁杂质含量达500m9/L以上,就很容易氧化生成Fe(OH)3悬浮沉淀物,粘附在灯头工件表面和内孔腔,直接影响了光亮剂作用的发挥,镀层外观光亮度下降,灯头镀锌层的厚度和钝化膜的质量也下降。这是造成灯头镀层质量外观和耐蚀性变差的主要原因。

  (2)生产操作不规范。电镀生产操作需要严格按照生产操作规程进行,在工艺流程、每道工序时间等方面没有达不到电镀工艺的要求,也是造成镀液生产质量不稳定的原因。

  大型滚镀锌生产线,工艺线路长,经前处理后的灯头零件,从装入滚桶到送人镀槽正式电镀,电镀行车的行走需要很长时间。在这样长的时间内,灯头零件容易锈蚀、氧化、生斑等,而这些又是极易造成灯头镀层质量下降的原因。尤其是灯头零件的内孔腔,极易积聚溶液,造成工件局部不均。

  因此,在大型生产线上进行灯头管状工件滚镀锌,需要有预镀,更需要有较好的抗杂质能力和高覆盖能力的预镀溶液,而且还需要有重点维护管理的意识。预镀不良,电镀工艺参数控制不严,高温高热天气和连续超负荷作业,冷却设备运转不正常,镀液温度升高,都是导致镀液中光亮剂生产消耗量增加的原因。

  每天24h连续生产的生产线,镀液成分材料消耗大,应及时补加至工艺规范。补加应以少加勤加、溶解后过滤加入为原则,否则,会造成镀液生产的不稳定。

  4)生产设备的影响

  电镀层质量的稳定,与电镀生产设备有着直接的关系。生产线上机械装置出现故障时有发生。滚桶外壳和两端夹杂物镀上的厚锌渣,直接消耗零件需要的电力线,造成滚镀时间延长。

  冷却设备没有达到规定的冷却效果,因为冷却输送管内钙化结垢,使得管径变小,致使冷却水流量不足,冷却效果下降。

  3.故障排除

  (1)控制电镀原材料的质量。对电镀生产使用的化工原材料,需经检验才能确定为生产线上使用的原材料。保证镀锌溶液中杂质含量控制在最低。

  (2)Zn强生产管理。经常清除有可能对镀槽溶液带来污染的部位,保证铜排等导电部位的干净。及时清除滚桶上夹杂的碎锌。加强镀液清洁过滤,每班清洗滤芯二次。及时用磁铁将掉缸工件打捞。强化电镀现场的生产管理,严格生产工艺操作规程和控制生产工艺参数。

  (3)改变镀液成分补加方式。根据电镀生产零件量,应及时进行镀液成分的分析化验,并且根据化验结果,补充溶液成分,通常是采取少加勤加的原则补加。

  (4)加强设备维护和检查。经常加强电镀设备的维修保养,检查设备运行的完好率,保证电镀生产的正常进行和电镀生产质量。

  (5)适当改进电镀生产工艺。根据已经出现的电镀故障和可能要出现的电镀故障,适当增加和改进电镀生产工序,如对灯头工件的预镀处理。这对提高灯头零件滚镀锌质量,起到了很好的作用。预镀采用具有高覆盖能力的镀锌液,在很短时间内,将灯头内孔腔迅速镀上一层均匀、平滑的薄锌层,起到了很好的保护作用。

  实际上,通过这个例子可以看出,氯化物滚镀锌产生的综合故障,是有多种原因造成的,需要通过加强现场生产管理,控制镀液中杂质含量,保证电镀设备的完好使用,加强电镀原料的质量控制等,综合控制和处理才能保证镀液的稳定生产。

  11 氯化物镀锌液中铬杂质的影响实例

  某厂采用氯化物镀锌工艺为机车车辆配套的连接板等零配件电镀锌,出现了电流效率低、局部无镀层的故障。

  采用的氯化物镀锌配方为:氯化锌609/L~809/L,氯化钾l809/L~2409/L,硼酸259/L~309/L,添加剂适量,pH值4.5~6.5,阴极电流密度2A/dm2~3A/dm2,室温。

  通过分析,认为出现此现象可能的原因是:镀液成分比例失调;光亮添加剂少;电流小;镀液中杂质含量高等。

  首先对镀液成分进行了分析化验,发现上述成分均在工艺范围之内。

  检查电镀电流发现也是在规定的电流密度范围。

  为验证镀液中有机杂质的影响,加入活性炭处理镀液,霍耳槽试验表明,效果仍然不明显。

  从金属杂质来考虑,经分析化验铁杂质含量0.129/L,铜杂质含量为0.029/L。六价铬的含量达到0.159/L,已大大超过允许极限。用连二亚硫酸钠(固体保险粉)处理Cr6+后,用霍耳槽试验以2A/dm2的电流密度试镀,故障消除,零件恢复到正常生产。

  而Cr6十超标的原因是电镀铬钝化后的挂具上残存的六价铬滴到镀液中,从而造成了这次电镀锌故障。

  12 电镀铣化后出现的故障和镀锌零件储存期间出现的故障实例

  某厂采用氯化钾镀锌的白钝化零件在库存期间出现了发雾、变黄,彩色钝化零件变红、甚至变黑等故障,有时刚出槽的零件在钝化后也出现了明显的雾状。分析氯化物镀锌层出现这种电镀故障的原因为:

  (1)镀前处理可能存在的问题。电镀生产零件多为片状,在电解除油时,由于零件容易互相贴合,故难以有效地去除零件表面油污,酸洗时亦很难将锈去尽。这些不良前处理的零件在氯化物镀锌时,残存在零件表面的油和锈便有进入镀液的可能,造成镀液污染,此时镀出的零件由于油污的影响而导致钝化后极易出现雾状,不良前处理是故障发生的原因之一。

  将前处理进行改进后,加强了除油等工序,溶液被污染的状况明显改观、镀层钝化后发雾现象大幅度下降。

  (2)光亮添加剂的影响。氯化钾镀锌光亮剂通常是几种有机物的混合物,其中有的易分解(夏天镀液温度高,加速分解)。分解产物随着时间的推移,在镀液中富集使槽液受到污染。而且这种分解产物易和金属锌离子共沉积,又由于分解产物易氧化,在高温、潮湿的环境中便表现为发雾、变黄。因此光亮添加剂的稳定性及耐高温性是控制电镀故障的关键。

  目前市场上销售的氯化物镀锌光亮添加剂甚多,需要选择性能好而稳定,不易分解的光亮添加剂。

  (3)镀层厚度。对几批发黄的故障零件观察,发现易发黄的电镀零件中,露镀的亦很多,测其镀层厚度大多小于5μm。镀层薄的原因大多是施加的电流偏小或缩短电镀时间造成的。

  (4)镀液中Fe2+离子的影响。由于钢铁零件掉入镀槽中而又没有不及时取出,便会产生溶解而增加镀液中的Fe2+含量。当其含量高时,电流密度大镀出的零件表面易烧焦且钝化后易有雾状现象。

  (5)存储环境。上述故障多发生在夏天高温、多雨情况下,所以电镀零件的储存环境不良亦是加速镀锌层变色的原因之一。

  在分析了镀锌层钝化出现的发雾、变黄原因后,通过针对性的采取相应措施,就可以避免今后氯化物电镀锌过程中出现这种故障的可能。

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