【2017年整理】清洁生产型锌铁合金电镀工艺.doc

本文综合十多年发表的系列文章，介绍了锌铁合金电镀工艺、水处理、镀液性能和镀层性能。多年的生产实践表明其具有良好的发展前景。 锌铁合金；电镀；清洁生产；性能 中图分类号：TQ153．2文献标识码：B文章编号：1004—227X(2007)05—005l一04 l概述 在钢铁防护电镀领域，镀锌量大面广，单金属镀层的防护性能不如合金镀层已形成共识。目前单金属的锌镀层已发展到锌系合金镀层，如Zn-Fe、Zn-Ni、Zn-Co等。其中Zn-Fe合金有酸碱两体系，按镀层中铁的质量分数来分，有高铁含量和低铁含量两种工艺，O．4％～0．8％为低铁工艺，3％～25％为高铁工艺?，前者比后者应用更广泛。 锌铁合金层的耐蚀性能是纯锌层的5～20倍，硬度为l10～130HV，在汽车和家电工业中得到广泛应用[21。在建筑工业的五金件中应用也较广泛。 本工艺系酸性氯化物锌铁合金，1988年开始研究，1992年初问世，至2006年l2月的l4年多中，深受业内关注与青睐。1996年4月对氯化物锌铁合金工艺的国内外查询结果表明，具有本课题工艺特点的锌铁合金电镀工艺研究，在所查国内外文献范围内，鲜见报道(四川科技情报研究所，锌铁合金电镀工艺国内外查新报告．编号：A9600121，1996-04-08)。14年多来国内外各电镀杂志发表笔者26篇有关工艺文章，其中ll篇分别为美国《化学文摘》、英国《金属文摘》和俄罗斯《文摘杂志》等l9个化学类数据库所收录。国内发表有关氯化物锌铁合金研究文章中，有l0篇引用和推荐了本工艺。1997年《电镀手册》第二版将本工艺编 入合金章的锌基合金一节内【31；2002年《清洁生产工艺》一书将本工艺作为清洁生产工艺介绍推广【4J。从1992年开篇的《全光亮锌铁合金电镀工艺》?到2006年《高耐蚀性氯化物锌铁合金电镀l4年应用报告》[51阶段性总结的工艺文章经历了l4年，也是工艺逐步走向完善的l4年。在这些文章中，除工艺介绍外，有解决镀液性能较稳定的文章《锌铁合金镀液稳定因素浅析》[61有结合工艺特点的《氯化物锌铁合金电镀后处理工艺》【1；有取代普通镀锌的综合文章~Zn-Fe合金电镀新技术在钢铁防护中的应用》【8】；还有取代氰化镀锌等文章《锌铁合金取代氰化滚镀锌在汽车零部件中的应用》[91；取代热镀锌的《电镀锌铁合金与热浸镀锌的比较》【1。1；作镀铬节镍镀层的《以锌铁合金为节镍镀层的装饰铬工艺》?J；还有《一种多功能锌铁合金电镀溶液的应用》【12J与镀层质量故障排除的《影响锌铁合金滚镀质量因素浅析》等。将26篇文章组合在一起，不难看出，本工艺从生产应用开始，是如何逐步走向完善过程的。 实践出真知。笔者既是工艺的研究者，更是工艺实施的参与者，l4年多来的生产应用实践，感受最大，体会最深。除发表的文章论述外，现将在实践中尚未成文之处，整理成文，作为工艺的阶段总结，以供参考。 2工艺 2．1工艺组成 现在的工艺配方与1992年发表的《全光亮锌铁合金电镀工艺》J相比，有较大调整： 2．2工艺调整 2．2。1去除部分 2。2。1．1铁阳极的去除 作为锌铁合金电镀工艺，锌和铁阳极是不可缺的，以纯铁作阳极最理想。但纯铁应用范围较小，产量不大，也不易购买，且价格昂贵，只能以碳钢作阳极。含碳量高的碳钢电镀时熔解产生的碳渣较多，低含量的碳钢也有一定量的碳渣，加之钢板中还有其它的金属杂质，通过电化学熔解，这些碳渣与杂质一起进入镀液，致使镀液污染，电镀质量受到影响。生产得到验证后，很快停用了铁阳极。铁盐的补加以硫酸亚铁(CP级)解决。 2。2．1。2聚乙二醇与硫脲的去除 工艺配方的确定，是从所镀金属需要的角度来考虑的，一般以少而精为好，尽量避免繁杂。在生产过程中发现聚乙二醇与硫脲的应用效果不能满足预期目的，而且补加聚乙二醇比较麻烦，需90。C左右高温溶解后才能加入，既增加劳动强度，又需要增加加温设施，因而去除。 2．2。2添加剂的增加 《全光亮锌铁合金电镀工艺》中只有ZF光亮剂一种，由医药级制剂、食品级制剂、生物制剂与表面活性剂等化合物经浓缩而成。现一分为三后，各有侧重：ZF．A开缸剂即柔软剂，主要走位性好，能提高镀液分散能力与深镀能力，同时还是辅助光亮剂，能进一步提高镀层光亮度；ZF光亮剂，主要提高镀层光亮度与整平性，出光速度快，3～5min镀层全光亮，色泽均匀；ZF．B调整剂，在阴极表面吸附均匀，有助于增大阴极极化，改善镀层结晶，使之更加细致光亮，同时还能掩蔽镀液中的铜铅杂质，延长镀液净化周期。 2．2。3工艺参数调整 工艺制定的参数，一般都有上下限之分，以适应生产实际。本工艺在应用中，均未超上限，只是下限偏高，相对地可再适当降低。笔者在北方工作40多年，习惯北方气候，在研究工艺时，各参数是按北方气候考虑的，如主盐氯化锌80～100g／L，在北方夏秋为下限8