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新型堿性無氰鍍鋅工藝

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新型堿性無氰鍍鋅工藝

發(fā)布時間:2014.11.07 新聞來源: 瀏覽次數(shù):


                                                            理化部:湯新生

一、            前言

   長期以來由于氰化鍍鋅工藝范圍寬、雜質(zhì)容忍度高等優(yōu)點(diǎn)在電鍍中沿用至今,隨著國家對環(huán)保的日益關(guān)注,促進(jìn)電鍍行業(yè)發(fā)展無氰鍍鋅。

   我國在20世紀(jì)70年代大力開展無氰鍍鋅工藝的推廣,對電鍍工藝及添加劑的應(yīng)用研究取得一定發(fā)展,近30年來人們普遍用脂肪胺與環(huán)氧氯丙烷的縮聚反應(yīng)物和芳香醛組合作為無氰鍍鋅體系的添加劑。其主要缺點(diǎn)是電鍍前處理要求非常嚴(yán)格、操作條件較窄,而且覆蓋能力和均勻能力差、鍍層脆性大,無法鍍的較厚的鍍層,而且分解產(chǎn)物多�;谝陨显颍瑹o氰堿性鍍鋅不能完全取代堿性氰化鍍鋅。

近幾年,電鍍界的研究和研發(fā)新型無氰鍍鋅工藝,使用某些含氮雜環(huán)化合物的合成物作為中間體組成的添加劑,也有用某些特殊結(jié)構(gòu)的季胺聚合物作為載體光亮劑,主光劑則通過改性或者使用新的物質(zhì)如具有內(nèi)鹽結(jié)構(gòu)的物質(zhì)取代醛等。

新型無氰堿鋅光亮劑成功的解決了上述缺點(diǎn),使堿性無氰鍍鋅在鍍層光亮度、鍍液深鍍能力和均鍍能力(高低區(qū)厚度比為2:1左右)以及電流效率等方面都有了提高。江蘇夢得電鍍化學(xué)品有限公司專業(yè)研發(fā)團(tuán)隊(duì)通過近3年的研究開發(fā)了高質(zhì)量的無氰堿鋅添加劑,型號為MDZ-1301高性能鋅酸鹽無氰鍍鋅工藝。下面詳細(xì)說明MDZ-1301高性能鋅酸鹽無氰鍍鋅工藝的優(yōu)點(diǎn)。

二、            MDZ-1301堿性無氰鍍鋅的特點(diǎn)

1.      特別良好的深鍍能力和均鍍能力

當(dāng)電流密度在高電流區(qū)與低電流區(qū)相差20倍時(赫爾槽試片高區(qū)據(jù)邊緣1.5cm及低區(qū)據(jù)邊緣1.5cm,電流密度分別為8.6A/dm20.43A/dm22A30分鐘試片)鍍層厚度比為2倍,而氰化鍍鋅厚度比為4倍,酸性鍍鋅層厚度為8倍。使用本公司MDZ-1301系列光劑電鍍工件,高區(qū)厚度測定值以及電鍍廠用氰化鍍鋅電鍍工件高低區(qū)厚度測定值。使用本公司無氰鍍鋅添加劑電鍍工件低電流區(qū)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(dá)5-6A/dm2。MDZ-1301堿性無氰鍍鋅系列添加劑均能得到一個較為固定的電鍍速率,這就是說即使工件在尖銳的邊角都不會沉積過多的鋅,這是因?yàn)?/SPAN>MDZ-1301B劑能使得這些部位的電流效率降低,同時也能防止這些部位鍍層燒焦。

因此,MDZ-1301高性能堿性無氰鍍鋅工藝特別適用于外形復(fù)雜或大平面零件的鍍鋅,由于其良好的均鍍性能可以提高鍍件質(zhì)量,同時降低原料成本,縮短電鍍加工周期。

2.      優(yōu)異的柔軟性和低脆性

初期開發(fā)的堿性無氰鍍鋅添加劑主要缺點(diǎn)是:用量范圍不寬,鍍層脆性大,無法鍍超過15um的厚度鋅層,也無法承受200℃左右數(shù)小時的除氫處理(容易起泡脫皮)。MDZ-1301添加劑鍍厚鋅只需合理添加MDZ-1301 A劑和MDZ-1301 B劑即可實(shí)現(xiàn)鍍層中壓應(yīng)力和張應(yīng)力平衡,達(dá)到無脆性鍍層,可進(jìn)行鍍層變形加工。

3.      工藝范圍寬,管理簡單

     早期應(yīng)用的鋅酸鹽鍍鋅工藝,鋅含量不能太高,鋅和氫氧化鈉的比要嚴(yán)格控制,而對于MDZ-1301工藝,鋅含量在6-18g/L都可以鍍得光亮平整、光亮區(qū)寬的鋅鍍層,溫度從18-50℃均可適用,電流密度達(dá)10A/dm2也不會燒焦。在MDZ-1301技術(shù)文件中建議的****工藝范圍內(nèi),光亮劑的優(yōu)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/MDZ-1301 A劑添加比例為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(zhì)污染時,可加入除雜劑MDZ-1301 C 2-4ml/L。

⑵水質(zhì)硬度過高造成中區(qū)有霧時可加入水質(zhì)凈化劑MDZ-1301 D0.5-1ml/L。

⑶要求鍍鋅層厚度超過15um時,可適當(dāng)提高MDZ-1301 B劑的添加比例,提高鍍層的延展性。

⑷堿霧重,要改善工作環(huán)境時,可加入抑霧劑。

一般情況下,只需按規(guī)定補(bǔ)加A、B劑即可正常電鍍,如考慮到水質(zhì)問題和金屬雜質(zhì),可每周定期加入少量的凈化劑和除雜劑來穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量。

4.      優(yōu)良的抗腐蝕性

鍍鋅層抗腐蝕性能目前主要通過中性鹽霧試驗(yàn)來評定與氰化鍍鋅相同,MDZ-1301添加劑抗腐蝕性良好,中性鹽霧試驗(yàn)藍(lán)白鈍能達(dá)96小時以上,彩鈍能達(dá)120小時以上,具有良好的抗蝕性。

5.      鍍層光亮度

      新開缸的鍍液要經(jīng)一段時間電解后才能表現(xiàn)出良好穩(wěn)定的光亮度,如特別強(qiáng)調(diào)光亮度時可適當(dāng)提高MDZ-1301 A的用量,但是從鍍鋅的主要功能出發(fā),防護(hù)性還是第一位的,過高的光亮度會使鍍層內(nèi)應(yīng)力上升,脆性升高,結(jié)合力降低。

6.      電流效率

MDZ-1301工藝應(yīng)用得當(dāng)可以獲得75%-80%電流效率(氰化鍍鋅為65%-75%),眾所周知,與鍍鋅電流密度效率相關(guān)的因素是溫度、鋅濃度、陰極電流密度及光亮劑。

  ⑴溫度升高(35℃→45℃)電流效率可提高10%。

  ⑵主光劑不足或過多,電流效率有較大改變。

  ⑶電流密度的影響,電流密度越大、電流效率越低。

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

  為使用MDZ-1301高性能鋅酸鹽無氰鍍鋅液穩(wěn)定可靠的工作,鍍液中金屬鋅.添加劑的平衡,以及雜質(zhì)的控制都十分重要。

1.      鋅含量的控制

設(shè)置一個體積為渡槽10%-20%的溶鋅槽,使用鐵籃子與鋅板組成原電池原理進(jìn)行不斷溶鋅,補(bǔ)加鋅含量并控制鐵藍(lán)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范圍內(nèi)。

2.      無氰鍍鋅溶液中添加劑的控制

 ⑴赫爾槽評估方法

建議每日采用赫爾槽以無攪拌試鍍3A3min1A5min試片效果,并按《故障排除指南》以解決電鍍時所發(fā)生的問題。

⑵借助鍍層分布試驗(yàn)以確定光亮劑的含量

    在無攪拌下以2A30min電鍍試片,可用鐵陽極,鍍液條件盡可能接近工作槽液條件。

    鍍后水洗,不浸入硝酸出光液或鈍化液。

    利用赫氏尺,在電流密度0.43A/dm28.64A/dm2處測其厚度。

    計算高電流密度區(qū)與低電流密度區(qū)厚度比值,高/低在1.5-2.25之間為佳,高于2.25表示光亮劑含量低,低于1.5則表示光亮劑含量高。

3.      無氰堿鋅鍍液中雜質(zhì)的控制

 ⑴原材料的質(zhì)量要求

   氫氧化鈉使用精致級白色片狀氫氧化鈉,含量達(dá)98%以上,鋅板使用高純度99.99%以上鋅,低純度鋅含雜質(zhì)多,容易使電鍍發(fā)生故障。

 ⑵平時生產(chǎn)根據(jù)鍍液性能適當(dāng)使用除雜劑和水質(zhì)凈化劑,提高鍍液凈化程度。

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

5.      結(jié)束語

      MDZ-1301高性能鋅酸鹽無氰鍍鋅工藝無論鍍液和鍍層性能都已達(dá)到或超過氰化鍍鋅,而且堿性無氰鍍鋅符合清潔環(huán)保生產(chǎn)要求,同時從20132月投入市場后,眾多電鍍廠實(shí)踐證明,采用MDZ-1301高性能鋅酸鹽無氰鍍鋅工藝配槽費(fèi)用至少降低10%,在添加劑消耗補(bǔ)加費(fèi)用上雖略有增加,但是由于生產(chǎn)效率提高30%,因而節(jié)省金屬鋅等原材料、電能、產(chǎn)品成本結(jié)構(gòu)的變化,整體成本是下降的,增加經(jīng)濟(jì)效益十分明顯,目前仍有相當(dāng)數(shù)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(jìn)工藝、嚴(yán)格管理,努力實(shí)現(xiàn)清潔文明生產(chǎn),實(shí)現(xiàn)電鍍行業(yè)可持續(xù)性發(fā)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于2014.11.07整理發(fā)布。
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