工艺技术│无氰碱性镀锌故障排除(中)_化工_中国百科网
工艺技术│无氰碱性镀锌故障排除(中)
    
3.1故障现象描述
2014年12月，作者所在公司电镀的某锁扣部件(锁销和锁板经冷铆或热铆成型所得)镀锌层经三价铬黑色钝化后外观合格，但单件用塑料袋包装并在成品库房放置数日后发到客户手中，立即遭到客户投诉，该锁扣部件的锁板外观正常，仅锁销有白色斑点状腐蚀产物(见图4)，将该件整批次退回。
3.2原因分析及确认
(1)该锁扣部件镀锌后三价铬黑色钝化抗腐蚀能力差。同一时间段内生产的其他三价铬黑色钝化镀件没有出现白色腐蚀产物，并且该锁扣部件仅锁销部位有白色腐蚀产物，锁板没有。因此排除了三价铬黑色钝化液的问题。
(2)该批次锁扣部件的锁销基体材质不良，使电镀过程中溶液夹杂，镀后放置一段时间后镀液渗出，腐蚀了钝化膜，形成白色腐蚀产物。
将外观泛白的镀件退镀后，用放大镜观察锁销，发现锁销表面有明显的裂纹。于是通过协商将该批次零件发到襄樊普士利外协进行电镀，发现放置数日后，锁销依旧
有白色斑点腐蚀产物。最终判定该锁扣部件的锁销材质不佳，在机械加工折弯成型过程中材料表面已经有了裂纹或气孔，镀前肉眼很难观察出来，电镀过程中碱性镀
液渗入裂纹内部，导致镀后放置数日就有碱性镀液渗出，腐蚀了钝化膜和金属镀层，最终形成斑点状白色腐蚀产物。这种现象在电镀术语上，称为泛点或渗点
原材料不良会使工件在机械加工过程中存在缺陷(如基体的气孔、裂纹)，要想获得较好的电镀层比较困难。往往在经过一定时间后，电镀液渗出，工件表面就出现白色的斑点状腐蚀产物。该疵病不可避免，只能从原材料上改进，方能杜绝镀后工件泛白现象。
改用其他批原材料作为该锁扣部件的锁销，电镀后放置1个月也未见表面泛白现象，见图5。
4.1故障现象描述
2012年5月，笔者所在公司电镀车间二班挂镀锌自动线的2#碱性锌酸盐镀液出现了如下问题：
(1)镀层军绿色钝化后钝化膜发雾，白色钝化、彩色钝化、黑色钝化后膜层比1#碱性锌酸盐镀液所得镀层的亮度差，偶尔有镀层起泡现象。
(2)镀层厚度在10μm左右时，军绿色钝化工件边缘的膜层光亮度较好，中间部位发雾。
4.2原因分析及确定
(1)2#碱锌主成分异常。对2#碱锌镀液取样滴定化验可知，镀液中主成分ZnO、NaOH的含量分别为11.7g/L和127g/L，均在工艺范围内，判定不是主成分异常引起。
(2)2#碱性添加剂不足。按照添加剂产品说明书补加了适量光亮剂和低区走位剂，故障现象仍没有改善，由此判定不是添加剂不足引起。
(3)工艺参数的影响。经过现场操作，2#碱锌各项电镀工艺参数为：温度20~23°C，电流密度1.8A/dm2，时间40~50min，都在工艺规定范围内。
(4)铜、铅重金属杂质污染了2#碱锌镀液。在生产过程中发现，钝化膜发雾的程度随生产的进行越来越严重，疑似杂质越来越多。只能初步判定是2#碱锌积累的铜、铅等重金属过量，导致军绿色钝化后钝化膜发雾。
取样分析化验了1#、2#镀液中Fe3+、Cu2+、Pb2+中金属杂质含量，结果列于表1。
从表1中可以看出，2#碱性镀锌电解液中金属铜离子已经大于2mg/L，超出了工艺范围，并且呈上升趋势。2#碱锌铜离子超标是否由化工原料(氢氧化钠和锌锭)杂质含量较高造成的呢？笔者通过一线操作工了解到1#、2#碱性所用的氢氧化钠和锌锭是同一个厂家的，氢氧化钠用的是分析的，锌锭用的是0#锌锭，纯度都较高，因此排除了原材料的问题。
那么金属铜杂质是从哪里来的呢？为什么越来越多呢？铜杂质的主要来源有导电棒、导电极座、挂具铜钩、阳极板的导电铜钩、铜钩中产生的铜绿或铜粉掉入镀槽中，也可能是由电镀挂具掉入镀槽没有及时取出造成的。导电棒、导电极座、铜钩中产生的铜绿或铜粉掉入镀槽中的可能性较小，并且相同的条件下1#碱锌没有问题。2#碱锌中的铜离子含量在不断上升，疑似带有铜钩的挂具或阳极板落入镀液所致。因此推测带铜钩的碳素钢阳极板变形后可能被挂具挂掉落入镀锌槽中而带入铜离子。于是笔者让操作工用强力磁铁打捞了2#碱锌镀液，2#碱锌镀液的一只镀槽中打捞出1块带有铜钩的碳素钢阳极板。因此确定导致本次军绿色钝化故障的主要原因是：带有导电铜钩的碳素钢阳极板落入2#碱锌镀液中。
对于碱性镀锌而言，不论在酸洗液还是镀锌液中，铜、铅、铁等重金属离子属于有害杂质。在酸洗液中带入金属铜离子，将导致镀层结合力不牢，镀后立即起泡或放置数日、数周后起泡；镀液中的铜、铅离子积累到一定程度，将使镀锌层发白，出光后发黑，钝化膜亮度差，甚至无光泽。
采取如下措施解决该故障：在充分搅拌镀液情况下(用压缩空气剧烈搅拌)，缓慢加入2g/L的AD-CK778碱锌除杂剂，待加完后继续搅拌30min，停10~20min，再充分搅拌30min，以便使净化效果充分，随后不停地捞去漂浮于液面的赃物，直至无明显漂浮物为止。再循环过
滤镀液，滤出沉淀，最后用0.2A/dm2的小电流电解处理8h。取样分析金属杂质含量，结果列于表2。
补加少量添加剂试镀，2#碱锌层军绿色钝化、银白钝化、彩钝、黑钝所得钝化膜均与1#碱锌相同，故障排除。
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