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锌酸盐镀锌工艺介绍

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锌酸盐镀锌工艺介绍
一、工艺特点
    碱性锌酸盐镀锌溶液成分简单,使用方便。镀层细致光亮,钝化膜不易变色。镀液对设备腐蚀性小,废水处理也较为简单。但碱性锌酸盐镀锌溶液的深镀能力和均镀能力不是很好,电流效率也比较低,(70%~85%),镀层超过一定厚度,脆性增加。
二、工艺规范
    工艺参数 工艺控制范围 建议控制工艺量
    NaOH        80~160g/L    110g/L
    ZnO         8~13g/L      11g/L
    ZnO:NaOH    1:8~12      1:10
    辅助剂     6~10(ml/L)  8ml/L
    光亮剂     6~12(ml/L)   10ml/L
    操作温度     20~55℃     25~35℃
    电流密度    0.5~10A/dm²  2 A/dm²
    阳极:阴极   1:1.5~2     1:1.5~2
    阳极材料       铁板         铁板
    搅拌         阴极移动或空气搅拌
    过滤         连续或间歇过滤
三、各成分的作用和补充方法
    1. ZnO 电镀溶液的主盐,为镀锌层提供所需的Zn²+ ,只在配槽时使用,生产时,或锌阳极通电溶解,或槽外溶锌补加。含量高,电流效率高,不易烧焦,上镀快,均镀能力好, 但深镀能力下降,高区易粗糙,可减少锌阳极或用水稀释;含量低,深镀能力好,但均镀能力下降,电流效率下降,上镀慢,高区易烧,可增加锌阳极并增加化学溶解;含量在11g/L 时,各种性能相对最好,也可以根据工件需要, 相应的做小范围的调整。
    2. NaOH 电镀溶液的导电盐、Zn2+ 的络合剂。理论上为不消耗,只是带出损耗,需要定期补充。含量高,导电性好,深镀能力和均镀能力好,镀层细致,但电流效率下降;含量低,电流效率高,但镀层易粗糙,深镀能力和均镀能力下降;含量在110g/L时,各种性能相对最好。
    3. 辅助剂 主要成分为第一类添加剂,是晶粒细化剂,又称极化型添加剂,主要是有机胺和环氧氯丙烷的缩合物。有较强的吸附能力和较宽的吸附电位,使镀液阴极极化作用增大,可得到结晶细致的无光镀层。具有协同出光作用,同时维持整个光亮剂体系的稳定和降低光亮剂的消耗的作用,还有抗杂和除杂的功能。与第二类添加剂共同作用,可获得光亮镀层。含量低,低区发黑,含量在8ml/L时,各种性能最好,也可根据工件的需要进行调整。理论上只有带出消耗,一般添加25公斤NaOH时,同时补加1.5~3公斤辅助剂。
    4. 主光剂 主要成分为第二类添加剂,有很强的光亮作用,能细化结晶,提高镀层内应力,主要有金属盐、芳香醛、杂环类化合物及表面活性剂等,也适量加入辅助剂。能使镀层产生镜面光亮,均匀高低区镀层厚度。含量低,高区粗糙;过高,镀层易脱落。含量在10ml/L时,镀液各种性能最好,也可根据工件的需要进行调整。消耗良为120~200ml/kAh,温度高时,消耗量增加。
四、工艺条件
    1. 槽液温度 槽液温度的控制范围一般决定于添加剂,通常是10~40℃。本工艺的控制范围为20~55℃,最佳范围是25~35℃。槽液的温度,决定了镀液成分的分子热运动,决定了镀液的黏度,也就决定了槽液的对流、分子扩散、离子的电迁移,最终影响了镀液的整体性能。
    2. 电流密度 一般为1~3A/dm2,本工艺为0.5~10A/dm2,最佳值为2A/dm2。电流大,镀层光亮增加、深镀能力和均镀能力增强,但易烧焦;电流小,不易烧焦,但镀层光亮度、深镀能力和均镀能力都下降。 很多工件的形状都很复杂,电力线分布不均匀,高低区电流密度差异很大,所以无法用电流密度控制电镀的电流;金属离子的析出,只与电压有关(析出电位);络离子的离解,除了与浓度有关之外,还与电压有关;添加剂的特性吸附和脱附,只与电压有关。因此,对电镀过程的控制,就必须引入电压这个控制条件。碱性锌酸盐镀锌,在保证阴极阳极面积比的前提下,电镀电压范围是4~5V,最佳电压为4.4V。 在恒定电压的条件下,电流的变化将随着导电面积的变化而变化,因此,恒定电压会对电镀工件有一定的保护作用。
    3. 阳极材料、阴阳极面积比、阴阳极长度以及阴阳极距离 阳极材料一般为可溶性阳极和不溶性阳极联合使用,如果采用槽外溶锌,电镀电极则只用不溶性阳极。可溶性阳极为零号锌板或锌锭;不溶性阳极为镍板、镀镍铁板或铁板。 阴阳极面积比为1:1.5~2,阴极面积为全面积,阳极面积为阳极单面面积的1.25倍。当阴阳极面积比值小于工艺范围时,工件高区易烧焦;当比值大于工艺范围时,工件易出现阴阳面。 阳极长度要比阴极长度短10cm以上,否则,最底层工件易烧焦。阳极摆放宽度要小于阴极宽度10cm以上,否则,两边易烧焦。 阴阳极距离不得小于15cm 。距离太小工件容易烧焦;距离越大,分散能力越好,但电压越高,温度上升越快,电耗越大。
五、工艺维护
    1. 成分控制 碱性锌酸盐镀液在工作中,Zn2+变化比较快。在可溶性阳极和不溶性阳极比例适当时,可保持稳定,三天分析一次即可;采用槽外溶锌,则每四小时需要补充一次,并补充到工艺范围,每天分析一次,修正到标准含量。 NaOH在电镀中不消耗,只有带出消耗。根据工件的带出量补充。虽然NaOH不消耗,但是也需要三天分析一次修正到标准值。辅助剂和光亮剂需要用小槽实验进行分析,或根据工件镀层情况,适量补充。
    2. 过程控制 严格遵守工艺程序,保证各程序结果;遵守各个工艺条件。
    1)碱性锌酸盐镀锌程序
    化学除油-电解除油-热水洗-逆流漂洗-酸洗-逆流漂洗-碱性锌酸盐镀锌-逆流漂洗-出光-流水洗-钝化-回收-逆流漂洗-封闭-热水洗-烘干-下线验收
    碱性锌酸盐镀锌溶液除油和活化能力比较弱,所以对镀前处理要求比较严格。
    2)遵守工艺条件是保证电镀质量的前提。
    3. 杂质控制 
    1)严格控制添加的化学药品的杂质含量,尤其是对电镀影响较大的铅、铁、铜等的杂质的控制;
    2)硫化物对Fe2+的去除效果比较差,去除Cu2+、Pb2+等有害离子的硫化钠用量也要超过12.5mg/L时才有效果,而硫化钠的加入量大于10mg/L时,将对镀液产生不良影响。因此,硫化物不宜用于碱性锌酸盐镀液。
    3)碱性锌酸盐镀锌溶液金属杂质允许最高含量:铅0.003~0.015g/L,铜0.025~0.03g/L,铁0.05~0.1g/L,镍0.1g/L,铬0.003~0.05g/L,硫 0.01~0.075g/L。
 a) 重金属离子的去除可加锌粉1.5~2g/L或试剂铝粉0.5g/L进行处理。
 b) 严防Cr6+带入。受Cr6+污染时,用锌粉净化效果不佳。连二亚硫酸钠处理效果也不明显,可用CK-778综合净化剂处理。
    4)添加剂的分解、工件前处理不良的带入及清洗不充分的携带,包括添加剂的过量添加,都是有机杂质的来源。
    5)CK-778综合净化剂对金属离子和有机杂质都有很好的净化作用。
    4.槽液的处理方法
    槽液的处理方法根据污染程度,处理方式可以分为小处理和大处理。
    1)小处理的方式有很多,主要有桶内活性炭处理(处理有机物)和电解处理。
    2)大处理的方式主要有两种,一种是综合处理剂处理,一种氧化剂和活性炭联合处理。

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