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一起电流过大引起氯化钾滚镀锌的故障分析

2020-11-20 09:50:18

一起电流过大引起氯化钾滚镀锌的故障分析

氯化钾镀锌具有镀层光亮、电流效率高、镀液组分简单和便于维护等优点。

但氯化钾镀锌层也存在夹杂有机物较多、脆性较大、与钝化膜的结合力差、耐蚀性不及无氰碱性镀锌层的等缺点。

因此,氯化钾镀锌一般只应用于中低端产品的防护性电镀。如何提高氯化钾镀锌工艺的性能,国内学者有过较详细的研究和报道,开发了国产的氯化钾镀锌第三代产品,提出了一些解决目前氯化钾镀锌问题的有效方法,并指出了氯化钾镀锌技术的发展方向。

氯化钾镀锌

目前氯化钾镀锌在实际生产中仍存在一些问题。本文对一次氯化钾滚镀锌故障进行了分析,并提出了处理方法。

1.故障分析

01故障描述

南京滚镀锌厂对一批螺丝电镀产品进行48h中性盐雾试验发现:直径较大的螺丝不合格,需要返工,而直径较小的螺丝则全部合格。

02故障原因分析

从生产线上取氯化钾镀锌液进行分析,镀液中氯化锌、氯化钾和硼酸的质量浓度都在较佳的工艺范围之内。

采用可见光分光光度法测定镀液中的铁杂质,铁的质量浓度为47.3mg/L,低于工艺允许的铁杂质上限(100rag/L)。因此,铁杂质不是导致此次故障的原因。

采用火焰原子吸收分光光度法测定时也没有检测到铅杂质和铜杂质。

氯化钾镀锌的电流密度需控制在0.5~4.0A/dm范围内。采用267mL赫尔槽试验对氯化钾镀锌液进行测试。

按Watson方法计算,当施镀电流为1A时,在试片距离阴极近端1~9cm范围内,电流密度为0.30~4.08A/din。因此,采用赫尔槽测试氯化钾镀锌液的性能时,一般应以1A电流施镀。

对该镀液进行267mL赫尔槽试验,用玻璃棒搅拌镀液,以1A电流施镀10min,镀后采用质量分数为1的稀硝酸出光,镀层全光亮。

镀液成分分析及赫尔槽试验结果都表明,镀液性能正常。本次故障不是由镀液造成的,应当存在其他因素。

对不合格产品镀锌层的厚度进行测定,厚度为6~9μm,满足顾客要求。本次故障不是由镀层厚度不够造成的。

为了查找故障的原因,采用高于工艺要求的电流进行赫尔槽试验。

取267mL氯化钾镀锌液,搅拌镀液,以1.5A电流施镀10min,连续镀2个试片,试片用稀硝酸出光,镀层正常。

将其中1个试片在实验室放置2d后,高电流密度区2cm内镀层出现发花现象,该区域的平均电流密度为6.05A/dm,超出了氯化钾镀锌的工艺上限;对另一个试片进行三价铬蓝白钝化,将试片没有镀层的部位用胶带封闭,放置24h后进行48h中性盐雾试验,高电流密度区镀层出现了白色腐蚀产物,中低电流密度区镀层未发生变化。结果表明,施镀电流过大导致氯化钾镀锌层的耐蚀性下降。

氯化钾镀锌液中含有较高质量浓度的乳化剂(或称载体光亮剂),一般为5~8g/L。乳化剂的分子量较大,在阴极表面具有较高的吸附能力。

在电镀过程中,乳化剂分子在阴极表面脱附较慢。电流密度越大,金属锌的沉积速率越高,乳化剂等有机物就越容易夹杂在镀层中,使镀层的耐蚀性下降,并且脆性增大。

对生产线上的操作进行检查,整个工序没有随意操作的行为。

对电镀工序的操作方法进行咨询,该工序采用目前滚镀生产线流行的一种操作方法,即用稳流器将施镀电流控制在某一固定值附近,镀小螺丝采用较小的滚桶装载量,镀大螺丝采用较大的滚桶装载量。

以M5和M20的螺丝为例进行比较,M5螺丝的比表面积比M20螺丝的大4倍左右。滚桶的装载量在滚筒体积的1/3~2/3之间,M20螺丝的装载量较多也只能比M5螺丝的高1倍。

由此可见,采用相同的施镀电流,M20螺丝的电流密度至少比M5螺丝的高1倍。

对本次故障分析的结论为:滚镀大螺丝时施镀电流过大,导致镀层中有机物夹杂过多,镀层的耐蚀性达不到顾客的要求。

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