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氯化物镀锌故障原因分析与处理措施:氯化物镀锌工序的控制

放大字体  缩小字体发布日期:2012-05-07  浏览次数:659

氯化物镀锌中由于镀液成分维护不当,可能会导致镀锌层质量的下降。因此,要做到以下几点:

 

1.把好电镀原料关

 

要得到厚度均匀、结晶细致的氯化物镀锌层,选用具有良好分散能力和深镀能力的镀锌工艺配方是重要的,但选择质量优良的原材料和添加剂更重要。若使用的氯化钾、氯化锌、硼酸、添加剂等成分的质量不能得到保证,也同样无法获得高质量的镀锌层。对于有些原料必须进行双氧水一活性炭处理。如对氯化钾可用80℃以上的热水搅拌溶解,加30%H2O2 lmL/L,搅拌lOmin左右,静置2h;再用5%NaOH溶液调pH值到7.0~7.5;然后,加活性炭29/L并加温到70℃,搅拌lh,静置沉淀2h,过滤即可。

 

2.氯化物镀锌液主盐含量的控制

 

氯化锌是镀液的主盐。一般随氯化锌含量的增加,允许电流密度上限提高,可以提高沉积速度和生产效率,还可减少金属杂质的影响,但分散能力和覆盖能力会随氯化锌含量增大而降低。氯化锌含量低,有利于提高镀液的分散能力和覆盖能力,所以滚镀锌或形状较为复杂的零件挂镀锌宜采用锌浓度稍低的镀液。在氯化物电镀生产过程中,镀液中锌离子浓度呈上升趋势,这与镀槽中锌阳极板的多少以及镀液的pH值有关。

 

3.镀液中氯化钾(钠)含量的控制

 

氯化钾、氯化钠既是导电盐又是镀液的络合剂。在含大量氯化钾或氯化钠的镀溶液中,锌离子不是以简单阳离子形式存在,而是以各种络合阴离子形式如[ZnCh(H20)2]2一存在。严格讲,氯化钾(钠)镀锌液是络合物镀液,但由于Cr离子在阴极过程中起电子桥作用,催化了电极过程,因而无显著的极化作用。氯化钾(钠)含量的增加可提高镀液的导电性和分散能力。

 

氯化钾含量高,镀液分散能力好,光亮电流密度范围宽,同时镀层光亮度提高。氯化钾含量从2109/L~2409/L无明显影响,若低于1809/L,上述性能下降。但含量过高将明显降低镀液的浊点,配槽时溶解也困难。因此氯化钾的含量宜取1809/L~2309/L,配槽时最好采用上限含量。

4.镀液中硼酸含量的控制

 

众所周知,硼酸是氯化物镀锌液中的缓冲成分,实际上硼酸还起弱的络合作用,在氯化物镀锌中,采用较高的硼酸含量有利于提高镀锌的电流密度,改善镀液的分散能力和覆盖能力,提高镀层的均匀性,降低镀层应力。在硼酸含量低于25 9/L时,霍耳槽试片高区有应力,试片边缘上翘,硼酸含量过低,镀层高电流密度区容易烧焦,因此,硼酸含量必须高于309/L。由于硼酸在室温条件下的溶解度低,一般控制在309/L~409/L为宜。

 

5.添加剂(光亮剂)的控制

 

光亮添加剂通常是有机或者无机组合成分,有显著提高镀液阴极极化,改善镀液分散能力、覆盖能力,提高镀层光亮性和整平性的作用。添加剂的使用是否得当,对氯化物镀锌液、镀锌层性能的影响很大。通常随光亮添加剂加入量的增加,光亮电流密度范围扩大,镀层光亮度提高,但随着光亮剂添加量的增加,其镀层应力和脆性也会增加。所以在生产中应按照使用说明来控制光亮添加剂的含量。

 

添加剂的补加要本着"少加勤加"的原则进行,尽可能减少有机物在镀层中的夹杂。补充光亮剂时,应先用4倍左右的水将光亮剂稀释,一边搅拌一边缓慢添加;补添光亮剂时,镀液温度不可太高,以防光亮剂载体成分析出。

 

6.镀液pH值控制

 

氯化物镀锌液的pH值通常控制在5~6之间。pH值低,高区光亮电流密度提高;但pH值<4.5时,镀层容易发雾,镀液分散能力和覆盖能力下降;pH值>6时,镀液容易混浊,高电流密度区镀层易烧焦。日常生产中,氯化物镀锌液的pH值会缓慢上升,可用5%~l0%左右的稀盐酸调整。并且同时补加硼酸。平时用盐酸调整镀液的pH值时,要在强烈搅拌下缓缓加入,以防止局部pH值过低使光亮剂析出。

 

7.镀液温度的控制

 

氯化物镀锌液有较宽的温度范围。根据不同的光亮添加剂的特点,在搅拌或阴极移动时,温度在15℃~50℃或更宽的范围;无搅拌或无阴极移动时,温度范围可更高些。一般镀液的温度低,其分散能力、覆盖能力较好,但光亮电流密度范围变窄,所允许的电流密度上限降低,在生产中必须相应降低阴极电流密度。镀液温度高时,允许的电流密度大,有利于提高生产效率,但镀液的工作温度高,光亮添加剂的消耗也会明显增加。

 

8.搅拌或阴极移动的影响

 

搅拌或阴极移动对氯化物镀锌层影响很大。搅拌可以加快镀液的流动,减少扩散层厚度,提高沉积离子的扩散速度,减少浓差极化,有利于提高阴极电流密度。同时有搅拌时,光亮剂在较低浓度就可以发挥良好效果。镀液搅拌有利于提高镀层的光亮度,其原因是在氯化钾(钠)镀锌溶液中,光亮添加剂在阴极表面的吸附提高了镀液的阴极极化作用,而搅拌不但有利于金属离子的扩散,也有利于光亮剂分子的扩散,因此在搅拌条件下,光亮剂在较低浓度下就可以发挥好的吸附效果。

 

9.镀液中金属杂质的影响及处理

 

氯化物镀锌液中金属杂质会降低镀锌层质量。因此,要定期净化处理槽液,保持镀液干净,以减少金属杂质和机械杂质在镀层中的夹杂。常见的杂质有铁、铜、铅及有机杂质等,这些都会影响镀锌层的质量。

 

铁杂质:主要来源于铁基体工件,如掉人槽液中的工件,夹杂在滚镀零件中的冲压或滚压碎屑、毛刺等从滚桶中漏人到镀液中,都会带来不良影响。当镀液中Fe2+含量达到0.19/L时,镀锌层高电流密度区开始出现轻微的白雾,经0.5%稀硝酸出光后,高电流密度区镀层呈浅棕色暗影。当Fe2+含量超过0.19/L后,镀锌层高电流区呈灰白色,经0.5%硝酸出光后,镀层呈黑雾状。根据上述现象可用霍耳槽试验判断镀液中是否有Fe2+杂质。

 

铁杂质常用的处理方法是:30%双氧水0.5mL/L~lmL/L,用3倍~5倍水稀释后,加到镀液中,边加边搅拌,静置5h~6h后,过滤除去氢氧化铁。若铁杂质量较大时,为防止双氧水添加过量,应通过小试确定双氧水所需量。

 

铜杂质:主要来源于导电杆、汇流排及挂具的溶解等。当镀液中Cu2+杂质含量达到lOm9/L时,开始对镀层低电流密度区产生不良影响,镀锌层经0.5%稀硝酸出光后,低电流区边缘呈轻微暗影。当Cu2+含量高于20m9/L,低电区的镀锌层开始发暗,用0.5%稀硝酸出光后,低电流区边缘镀层发黑。

 

处理方法是在镀液中加入l9/L~29/L锌粉,充分搅拌30min,静置30min后立即过滤。也可采用0.1A/dm2~0.2A/dm2低电流电解处理去除。

 

铅杂质:主要来源于纯度较低的氯化锌主盐及锌阳极,Pb2+对镀液的影响很大。当锌液中Pb2+含量达到4m9/L时,镀锌层低电区开始出现棕斑,用0.5%稀硝酸出光后,原棕斑处无镀层。

 

可采用除铜杂质的方法进行处理,镀液中的铜、铅杂质等都可以用锌粉置换法除去。

 

有机杂质:主要来源于添加剂、光亮剂的分解及工件因除油不净带人镀液的成分。这些杂质可以使镀锌层发雾、发花、不光亮,镀液的覆盖能力降低。

 

可在镀液中加人29/L~39/L活性炭来吸附有机杂质,搅拌并静置一夜后过滤。

 

实际电镀生产中,在零件电镀的开始,使用较大的电流冲镀lmin~3min,使零件很快上镀,以减少零件的化学溶解;另外要尽量避免镀件及铁屑末等落入镀槽中,阳极铜钩不能浸到镀液中等都是尽量避免金属杂质溶解或落到镀液中的措施。

 

氯化物镀锌故障原因分析与处理措施:零件制造工序的控制

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