第4章电镀锌(2)
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1、第一节 概述第二节 氰化物镀锌第三节 铵盐镀锌第四节 碱性锌酸盐镀锌第五节 镀锌层的钝化处理第六节 不合格镀锌层的退镀第七节 电镀锌生产线技术发展前沿第一节第一节 概述概述1.1 1.1 锌的一般性质锌的一般性质(1)镀锌层对钢铁基体来说(Fe2/Fe 0.44V)是典型的阳极镀层，它对基体金属起电化学保护作用。(2) 由于它在干燥的空气中比较稳定，而且成本较低，目前广泛的应用大气条件下黑色金属的防护层，在机械、电子、仪表和轻工等方面也得到。(3) 镀锌层的防护能力与镀层的厚度有关，镀层厚，防护性强。1.2 1.2 镀锌的主要用途镀锌的主要用途 镀锌是应用最广泛的一个镀种，占总电镀量的60%以
2、上。镀锌层经钝化处理后，其防护性能大大提高。一般说来，对于相同厚度的镀层，其防蚀能力可提高58倍，而且还能使表面美观。电镀锌生产线电镀锌生产线1.3 1.3 镀锌电解液的分类镀锌电解液的分类镀锌电解液按络合剂类型：氰化物镀锌和无氰镀锌。镀锌电解液按络合剂类型：氰化物镀锌和无氰镀锌。(1)氰化物镀锌：由于氰化物是一种良好的络合剂，氰化物镀锌电解液具有阴极极化大，分散能力好，镀层致密，镀层质量好。但是氰化物电解液剧毒，对环境污染严重，目前大多数厂家已不使用。(2)无氰镀锌可分为碱性锌酸盐电解液、铵盐镀液、硫酸盐镀液和无氨氯化物镀液。 2.1 概述概述 碱性氰化物镀锌工艺所得镀层结晶细致延展性好，且
3、镀液分散能力优良，操作范围宽，操作方法容易掌握，长期以来，一直是应用最广泛的镀锌溶液。它的最大缺点是氰化物极毒，危害工人健康，排出物污染水质，因而,逐渐被无氰镀锌所取代。据统计，1970年左右，世界范围采用氰化镀锌约占全部镀锌的93；而到1990年，就已降为20。第二节第二节 氰化物镀锌氰化物镀锌2.2 镀液组成及操作条件镀液组成及操作条件 碱性氰化物镀液组成及操作条件如表5-1所列 (1)氧化锌氧化锌是镀液中锌离子的来源。它和氰化钠、氢氧化钠反应后，以络离子Zn(CN)42-、 Zn(OH)42-等形式存在于镀液中。氧化锌含量高低对镀液性能和镀层质量都有很大影响。含量过高时，阴极极化降低，镀
4、液分散能力下降，镀层粗糙；含量过低时，阴极析氢增加，电流效率下降，沉积速度减慢。 (2)氰化钠氰化钠是镀液中的主络合剂。它的一部分与Zn2+形成锌氰络离子，另一部分以游离形式存在于镀液中，使锌氰络离子更趋稳定，造成较大的阴极极化，提高镀液的分散能力，并使镀层结晶细致；同时还能防止阳极钝化，使阳极正常溶解。氰化钠含量过高，阴极电流效率和沉积速度下降；含量过低，镀液分散能力变差，镀层粗糙。2.3 镀液各成分的作用镀液各成分的作用 (3) 氢氧化钠氢氧化钠是镀液中的另一络合剂。与Zn2+形成锌酸盐络离子，使镀液更趋稳定，且能提高镀液的电导率，因而提高了镀液的阴极电流效率和分散能力。氢氧化钠含量偏高时
5、，阳极溶解加快，使镀液中锌含量升高，镀层粗糙；若氢氧化钠过低，镀液导电性差，电流效率下降，镀层也会粗糙。图 51 在Na2Zn（CN）4 浓度为0.5mol/L的溶液中添加氢氧化钠010203040506070809010004080120160200氢氧化钠浓度/gL-1电流效率/ (4)添加剂添加剂 氰化物镀液中镀得的锌层是不光亮的,使用硫化钠添加剂所得镀层最多只能是半光亮，且使镀层脆性增大 不加光亮剂的低氰镀液中所得锌镀层为暗灰色，如加入硫化钠，反而使镀层变黑。使用优质光亮剂的氰化镀液，可在很宽的电流密度范围的操作，得到光亮细致的锌镀层。(1)严格控制镀液中各成分的浓度范围，生产实践表明
6、：高氰溶液各成分浓度应保持在c(NaOH)/c(Zn)=4.0-6.0，c(NaOH)/c(NaCN)=0.9-1.1(2)注意镀液中氰化物，氢氧化钠与空气有关成分反应；(3)阳极应使用纯锌，采用阳极套防止阳极泥渣悬浮于镀液中，造成镀层粗糙；(4)应少加、勤加添加剂，并严格按产品说明书进行操作；2.4 氰化物镀锌的工艺维护氰化物镀锌的工艺维护(2) 有机杂质有机杂质 主要来源于添加剂的分解产物，有时造成镀层粗糙、条纹等缺陷，可以用活性炭消除有机杂质的影响。 (3) 碳酸钠碳酸钠 镀液中碳酸钠是由氰化钠、氢氧化钠与空气中二氧化碳反应生成。当碳酸钠积累到50g/L时，会严重影响镀液的阴极电流效率，
7、镀层也会发暗、发花。常用加人石灰乳或冷冻的办法除去。 (1) 铜、铅等重金属杂质铜、铅等重金属杂质 一般由试剂或阳极纯度不高而带入,这些金属进入镀层后，出光过程中发黑，或钝化后钝化膜颜色变暗，可采用以下几种方法除去： 1) 低电流密度(0.10.2Adm2)电解 2) 适当地加入Na2S，使铜、铅等离子以硫化物形成沉淀析出，但过量的硫化物必须在开始电镀之前完全除净，否则得不到正常锌镀层。2.5镀液中杂质的影响及去除镀液中杂质的影响及去除 3.1 工艺特点工艺特点 镀层结晶细致、光亮，镀液电流效率高，沉积速度快，但对钢铁设备腐蚀严重，废水处理较难。分氯化铵-氨三乙酸型、氯化铵型、氯化铵-柠檬酸型
8、，其均镀能力和深镀能力依次减弱。第三节第三节 铵盐镀锌铵盐镀锌3.2 工艺维护工艺维护 (1)严格控制各组分含量；(2)控制镀液的pH值；(3)镀液的温度； (4)添加剂的加入和正确使用；(5)杂质的影响及去除；3.3 无铵氯化物镀锌无铵氯化物镀锌 无铵氯化钾(氯化钠)镀层结晶细致、光亮，镀液整平性能好，电流效率高，沉积速度快；允许使用电流密度范围宽，适用范围广，废水处理简单，但还存在厚镀层脆性稍大，钝化膜附着性能差。4.1 概述概述 锌酸盐镀锌的特点是镀液成分简单，只要有优质的光亮剂，镀层细致光亮，镀液分散能力也很好。镀层易进行铬酸盐钝化，钝化膜不变颜色。加上镀液中不含任何络合剂，废水处理容
9、易，因而应用面不断扩大。第四节第四节 碱性锌酸盐镀锌碱性锌酸盐镀锌4.2 镀液组成及操作条件镀液组成及操作条件 锌酸盐镀液组成及操作条件列于表5-4。 4.3 镀液各成分的作用镀液各成分的作用 (1)氧化锌 是镀液中锌离子的来源。它与氢氧化钠作用后，生成Zn(OH)4 2络离子，其含量对镀液层性能影响很大。若氧化锌含量过高，镀液分散能力下降镀层粗糙；若含量过低，则高电流密度区易烧焦，锌的沉积速度降低。 (2)氢氧化钠 是络合剂，也是导电盐。稍过量一些的氢氧化钠能使Zn(OH) 42更加稳定，导电性更好,有利于提高镀液的分散能力，并使阳极正常溶解。锌酸盐镀液中ZnO与NaOH的质量比，以保持1:
