新型堿性無氰鍍鋅工藝

                                                            理化部：湯(tāng)新生

一
、            前言

   長期以來由於(yú)氰化鍍鋅工藝範圍寬、雜質容忍度高等優點在電鍍中沿用至今，随著(zhe)國家對環保的日益關注，促進電鍍行業發展無氰鍍鋅。

   我國在20世紀70年代大力開展無氰鍍(dù)鋅工藝的推廣，對電(diàn)鍍(dù)工藝及添加劑的應用研究取得一定發展，近30年來人們普遍用脂肪胺與環氧氯丙烷的縮聚反應物和芳香醛組合作爲無氰鍍鋅體系的添加劑。其主要缺點是電鍍前處理要求非常嚴格、操作條件較窄，而且覆蓋能力和均勻能力差、鍍層(céng)脆性大，無法鍍的較厚的鍍層(céng)，而且分解産物多。基於(yú)以上原因，無氰堿性鍍鋅不能完全取代堿性氰化鍍鋅。

近幾年，電(diàn)鍍(dù)界的研究和研發新型無氰鍍(dù)鋅工藝，使用某些含氮雜環化合物的合成物作爲中間體組成的添加劑，也有用某些特殊結構的季胺聚合物作爲載體光亮劑，主光劑則通過改性或者使用新的物質如具有内鹽結構的物質取代醛等
。

新型無氰堿鋅光亮劑成功的解決瞭(le)上述缺點，使堿性無氰鍍鋅在鍍層(céng)光亮度、鍍液深鍍能力和均鍍能力（高低區厚度比爲2:1左右）以及電(diàn)流效率等方面都有瞭(le)提高。江蘇夢得電(diàn)鍍化學品有限公司專業研發團隊通過近3年的研究開發(fā)瞭(le)高質量的無氰堿鋅添加劑，型号爲MDZ-1301高性能鋅酸鹽無氰鍍(dù)鋅工藝。下面詳細說(shuō)明MDZ-1301高性能鋅酸鹽無氰鍍(dù)鋅工藝的優點(diǎn)。

二、            MDZ-1301堿性無氰鍍鋅的特點

1.      特别良好的深鍍(dù)能力和均鍍(dù)能力

當(dāng)電(diàn)流密度在高電(diàn)流區與低電(diàn)流區相差20倍時（赫爾(ěr)槽試片高區據邊(biān)緣1.5cm及低區據邊緣1.5cm，電流密度分别爲8.6A/dm²及0.43A/dm²，2A30分鍾試片）鍍層厚度比爲2倍，而氰化鍍鋅厚度比爲4倍，酸性鍍鋅層厚度爲8倍。使用本公司MDZ-1301系列光劑電鍍工件，高區厚度測(cè)定值以及電鍍廠(chǎng)用氰化鍍鋅電鍍工件高低區厚度測(cè)定值。使用本公司無氰鍍鋅添加劑電鍍工件低電流區厚度超過氰化鍍鋅，其均鍍能力更加突出。不管工件各個部位的電流密度有多大，赫爾槽試片陰極電流密度上能達5-6A/dm²。MDZ-1301堿性無氰鍍鋅系列添加劑均能得到一個較爲固定的電(diàn)鍍速率，這就是說即使工件在尖銳的邊(biān)角都不會沉積過多的鋅，這是因爲MDZ-1301B劑能使得這些部位的電(diàn)流效率降低，同時也能防止這些部位鍍層(céng)燒焦。

因此，MDZ-1301高性能堿性無氰鍍鋅工藝特别适用於(yú)外形複雜或大平面零件的鍍鋅，由於(yú)其良好的均鍍性能可以提高鍍件質量，同時降低原料成本，縮短電(diàn)鍍加工周期。

2.      優異的柔軟性和低脆性

初期開發的堿性無氰鍍鋅添加劑主要缺點(diǎn)是：用量範圍不寬，鍍層(céng)脆性大，無法鍍超過15um的厚度鋅層，也無法承受200℃左右數小時的除氫(qīng)處(chù)理（容易起泡脫皮）。MDZ-1301添加劑鍍厚鋅隻需合理添加MDZ-1301 A劑和MDZ-1301 B劑即可實現鍍層(céng)中壓應力和張應力平衡，達到無脆性鍍層(céng)，可進行鍍層(céng)變(biàn)形加工。

3.      工藝範圍寬，管理簡單

     早期應用的鋅酸鹽鍍(dù)鋅工藝
，鋅含量不能太高
，鋅和氫氧化鈉的比要嚴格控制，而對於(yú)MDZ-1301工藝，鋅含量在6-18g/L都可以鍍得光亮平整、光亮區寬的鋅鍍層(céng)，溫度從(cóng)18-50℃均可适用，電流密度達10A/dm²也不會燒焦。在MDZ-1301技術文件中建議的最佳工藝範(fàn)圍内，光亮劑的優勢則可得到充分發(fā)揮。

開缸量：MDZ-1301 A劑：6-12ml/L，MDZ-1301 B劑：6-12ml/L

MDZ-1301 B劑/MDZ-1301 A劑添加比例爲1/2~2/3

其中1/2光亮度更佳，2/3鍍層柔軟性更高。

⑴在金屬雜質污染時(shí)，可加入除雜劑(jì)MDZ-1301 C劑 2-4ml/L。

⑵水質硬度過(guò)高造成中區有霧時可加入水質淨化劑(jì)MDZ-1301 D劑0.5-1ml/L。

⑶要求鍍鋅層厚度超過15um時，可适當提高MDZ-1301 B劑的添加比例，提高鍍(dù)層(céng)的延展性。

⑷堿霧重
，要改善工作環(huán)境時，可加入抑霧劑(jì)。

一般情況下，隻需按規(guī)定補(bǔ)加A、B劑即可正常電(diàn)鍍
，如考慮到水質問題和金屬雜質，可每周定期加入少量的淨化劑和除雜劑來穩定産(chǎn)品質量。

4.      優良的抗腐蝕性

鍍(dù)鋅層(céng)抗腐蝕性能目前主要通過中性鹽霧試驗來評定與氰化鍍(dù)鋅相同，MDZ-1301添加劑抗腐蝕性良好，中性鹽霧試驗藍白鈍(dùn)能達(dá)96小時以上，彩鈍能達120小時(shí)以上，具有良好的抗蝕(shí)性。

5.      鍍層光亮度

      新開缸的鍍液要經一段時間電(diàn)解後才能表現出良好穩定的光亮度，如特别強調光亮度時可适當(dāng)提高MDZ-1301 A的用量，但是從(cóng)鍍鋅的主要功能出發，防護性還是第一位的，過高的光亮度會使鍍層(céng)内應力上升，脆性升高，結合力降低。

6.      電流效率

MDZ-1301工藝應用得當可以獲得75%-80%電流效率（氰化鍍鋅爲65%-75%），衆所周知，與鍍(dù)鋅電(diàn)流密度效率相關的因素是溫度、鋅濃度、陰極電(diàn)流密度及光亮劑

。

  ⑴溫度升高（35℃→45℃）電流效率可提高10%。

  ⑵主光劑不足或過多，電(diàn)流效率有較大改變(biàn)。

  ⑶電(diàn)流密度的影響(xiǎng)，電(diàn)流密度越大、電(diàn)流效率越低。

三、            MDZ-1301高性能鋅酸鹽無氰堿(jiǎn)鋅工藝維護(hù)

  爲使用MDZ-1301高性能鋅酸鹽無氰鍍(dù)鋅液穩定可靠的工作，鍍(dù)液中金屬(shǔ)鋅.添加劑(jì)的平衡
，以及雜(zá)質的控制都十分重要。

1.      鋅含量的控制

設置一個體積爲渡槽10%-20%的溶鋅槽，使用鐵籃子與鋅闆組成原電池原理進行不斷溶鋅，補(bǔ)加鋅含量並(bìng)控制鐵藍中鋅塊的重量和溶鋅時間來控制鍍液中鋅濃度
，來維持電鍍過程中鋅濃度在工藝範圍内。

2.      無氰鍍(dù)鋅溶液中添加劑(jì)的控制

 ⑴赫爾槽評估方法

建議每日採(cǎi)用赫爾槽以無攪拌試鍍(dù)3A3min與1A5min試片效果，並(bìng)按《故障排除指南》以解決電(diàn)鍍時所發生的問題。

⑵借助鍍層(céng)分布試驗以確(què)定光亮劑的含量

①    在無攪拌下以2A30min電(diàn)鍍(dù)試片，可用鐵陽極，鍍(dù)液條件盡可能接近工作槽液條件。

②    鍍(dù)後水洗，不浸入硝酸出光液或鈍(dùn)化液。

③    利用赫氏尺，在電流密度0.43A/dm²與8.64A/dm²處測其厚度。

④    計(jì)算高電(diàn)流密度區與低電(diàn)流密度區厚度比值，高/低在1.5-2.25之間爲佳，高於2.25表示光亮劑含量低，低於1.5則表示光亮劑含量高。

3.      無氰堿鋅鍍液中雜質的控制

 ⑴原材料的質量要求

   氫氧化鈉使用精緻級(jí)白色片狀氫氧化鈉，含量達(dá)98%以上，鋅闆使用高純度99.99%以上鋅，低純(chún)度鋅含雜質多，容易使電(diàn)鍍發生故障。

 ⑵平時生産(chǎn)根據鍍液性能适當(dāng)使用除雜劑和水質淨化劑，提高鍍液淨化程度。

4.      MDZ-1301高性能鋅酸鹽無氰鍍鋅工藝配方及工藝條件參(cān)照江蘇夢得電(diàn)鍍化學品有限公司的MDZ-1301高性能鋅酸鹽無(wú)氰堿(jiǎn)鋅工藝。

5.      結束語

      MDZ-1301高性能鋅酸鹽無氰鍍鋅工藝無論鍍液和鍍層(céng)性能都已達到或超過氰化鍍鋅，而且堿性無氰鍍鋅符合清潔環保生産(chǎn)要求，同時從2013年2月投入市場(chǎng)後，衆多電鍍廠實踐證明，採(cǎi)用MDZ-1301高性能鋅酸鹽無氰鍍(dù)鋅工藝配槽費(fèi)用至少降低10%，在添加劑消耗補(bǔ)加費用上雖略有增加，但是由於(yú)生産效率提高30%，因而節省金屬鋅等原材料、電能、産(chǎn)品成本結構的變(biàn)化，整體成本是下降的，增加經濟效益十分明顯，目前仍有相當數量的電鍍廠使用氰化鍍鋅，廣大電鍍工作者要大力推廣宣傳普及無氰鍍鋅工藝，改進工藝、嚴格管理，努力實現清潔文明生産(chǎn)，實現電鍍行業可持續性發展。

 

新型堿性無氰鍍鋅工藝，由江蘇夢得新材料科技有限公司於2014.11.07整理發布。
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