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电镀锌
关键词:
镀锌,电镀锌,冷镀锌
一、电镀锌概述
电镀锌也叫冷镀锌,就是利用电解原理,在制件表面形成均匀、致密、结合良好的锌镀层的过程。
与其他金属相比,锌是相对便宜而又易镀覆的一种金属,属低值防蚀电镀层,被广泛用于保护钢铁件,特别是防止空气氧化腐蚀,并用于装饰。
二、电镀锌的分类
目前,国内按电镀溶液分类,电镀锌可分为四大类:
1.氰化物镀锌
由于(CN)属剧毒,所以环境保护对电镀锌中使用氰化物提出了严格限制,不断促进减少氰化物和取代氰化物电镀锌镀液体系的发展.要求使用低氰(微氰)电镀液。
采用此工艺电镀后,产品质量好,特别是彩镀,经钝化后色彩保持好。
2.锌酸盐镀锌:
此工艺是由氰化物镀锌演化而来的.目前国内形成两大派系,分别为:
a)武汉材保所的”DPE”系列
b)广电所的”DE”系列
都属于碱性添加剂的锌酸盐镀锌;PH值为12.5~13.
采用此工艺,镀层晶格结构为柱状,耐腐蚀性好,适合彩色镀锌.
典型配方:
NaOH-------------110~120g/l
ZnO---------------11~12g/l
94------------------5~7g/l
94为产品代号是“DPE-Ⅱ”和乙醇胺的结合物
注意:
产品出槽后→水洗→出光(硝酸+盐酸)→水洗→钝化→水洗→水洗→烫干→烘干→老化处理(烘箱内80~90℃)
3.氯化物镀锌
此工艺在电镀行业应用比较广泛,所占比例高达40%。
钝化后(兰白)可以锌代铬(与镀铬相媲美),特别是在外加水溶性清漆后,外行人是很难辩认出是镀锌还是镀铬的。
此工艺适合于白色钝化(兰白,银白)。
在客户无特殊要求时,最好是选择银白钝化(色泽保持较稳定)。
典型配方:
KCl----------------------180~220g/l
ZnCl---------------------65~75g/l
H3BO3-------------------25~30g/l(缓冲剂).PH值:
5~5.5
CI-87--------------------15~20g/l(光亮剂).
4.硫酸盐镀锌
此工艺适合于连续镀(线材、带材、简单、粗大型零、部件)。
成本低廉.
典型配方:
ZnSO4----------------------300~500g/l
H3BO3---------------------25~30g/l.PH值:
4.5~5.5
硫锌--------------------15~20g/l(光亮剂).
三、电镀锌的三大环节
1.电镀前处理
电镀前处理,是进行电镀的基础,也是保证产品质量的关键.电镀前未将被镀覆基体处理到规定的要求,即使有良好的电镀溶液,适当的电镀参数和很好的调控电镀参数的设备以及技术高超的人员,也不可能获得符合质量要求的电镀层.电镀前不仅要除去基体金属上存在的油脂和影响镀层附着力和其它质量要求的外来物,也要除去其表面氧化物,使其表面具有规定的清洁度和一定的活度,以保证镀层与基体牢固结合,有时根据所要求的电镀层的外观,还要进行一些其它特殊的电镀前处理.
执行标准:
GB/T12611-90
2.电镀过程控制
电镀锌金属或构件的使用条件和使用寿命与电镀层厚度有着密切的关系.使用条件越严格和使用寿命越长,所要求的电镀锌层应越厚.不同的产品,要根据使用的具体环境(温度、湿度、降雨、大气成分等)确定预期的使用寿命的电镀层厚度,盲目的加厚会造成各种浪费.但如果厚度不足,又会达不到预期的使用寿命要求
不同的生产厂家,依据自己设备状况,在确定镀种的情况下,首先要编制一套较完整合理的工艺流程,明确电镀参数,控制电镀液浓度,进行规范操作.
3.镀后处理
为使镀件增强防护性能、装饰性及其他特殊目的而进行的(钝化、热熔、封闭和除氢等)电镀后置处理.
镀锌后,一般要进行铬酸盐钝化,或其它转化处理,形成相应类型的转化膜.是保证镀后质量的关键工序之一.钝化后最好还应进行老化处理(烘箱内70~80℃).钝化可分为以下几种形式:
(1)彩钝:
HNO3、H2SO4、CrO3(三酸不可缺)
(2)兰白钝:
F+Cr
(3)银白钝:
Ba+Cr
(4)黑色钝:
Cr+Ag或Cr+Cu
(5)金黄色钝:
Cr+还原剂.
彩钝:
适用于锌酸盐镀锌,钝化后零件表面为红、绿色,略带黄(Cr+6红色,Cr+3绿色),不能出现紫色(出现后说明钝化膜层疏松),最简单的方法是用手指在零件表面往复磨擦几次,不能有变(掉)色现象.
兰白钝:
由于钝化液中的氟化物随时间加长而逐渐下降,因此,零件表面兰色就会逐渐变浅,同一个班生产的工件色泽保持不好.所以钝化过程中要严控,并注意厚度.
银白钝:
不随时间变化而变化,色泽保持一致性好.
四、电镀锌产品质量检验
1.严格执行国家现行标准
(1)<金属覆盖层,钢铁上的锌电镀层>GB/T9799-1997eqv2502081:
1986
(2)<电镀锌和电镀镉层的铬酸盐转化膜>GB/T9800-1988eqv2504520:
1981
(3)<人造气氛腐蚀试验:
盐雾试验>GB/T10125-1997
2.检验要求:
在生产前双方应签订技术协议,原则按协议进行
(1)大件:
每件必检,不得漏检.
(2)小件:
采用抽检法,每批抽5%,若存1%不合格,再加抽10%,若在加抽中仍存1%不合格,则全批不合格.
(3)检验程序:
a.外观检验:
按图纸、按工艺、按标准进行检验,并与厂家共同留有样标;(用清漆或塑料薄膜封存),以此作为比较样板.
在电镀件的主要表面上不应存在明显可见的镀层缺陷,如起泡、孔隙、粗糙、裂纹或局部无镀层,但因基体金属缺陷引起的不可避免的镀层缺陷除外.镀件应清洁和无损伤.镀层应光亮(除另有规定外).
b.镀层厚度检验:
采用镀层测厚仪进行检测.(用户的要求就是标准).
(一般规定最小局部厚度)
一般用途镀层厚:
б=8~12um.
室外用:
б=18~22um.
螺栓螺母等:
б=3~6um.
c.镀层功能定位要合理:
镀锌后,若无特殊要求,光亮度不要太高,太高后,镀层脆性增加,同时变色较快.一定要合理,并控制光亮剂用量.
d.盲孔深处,不宜有漏镀、烧焦、脱皮现象存在.可允许有颜色差异,大件尖角处可有轻微烧焦.
3检验方法:
在自然散射光照射,或2支40瓦日光灯照射下,500mm处(肉眼观察),在此状态下,检查出的问题,即为质量问题.若检查不出,则为允许缺陷.
五、两种典型镀锌工艺流程表(仅供参考)
电镀锌工艺流程(彩色镀锌)
工序
成分
浓度
温度
时间
备注
除油
YC-1除油王
100g/L
5-40°C
10-20分钟
清洗
清水
常温
20-30秒
清洗
清水
常温
20-30秒
除锈
盐酸
60-80%
常温
10-30分钟
以除干净为准
清洗
清水
常温
20-30秒
清洗
清水
常温
20-30秒
镀锌
NaOHZnO94电流密度
110-120g/L10-12g/L5-7g/L2.5-3A/dm2
5-35°C
时间服从厚度
达到规定厚度
清洗
清水
常温
20-30秒
清洗
清水
常温
20-30秒
出光
硝酸盐酸
25mL/L5mL/L
常温
15-30秒
清洗
清水
10-20°C
20秒
钝化
LP-93彩钝剂A
10-20mL/LPH:
1-1.4
10-35°C
10-20秒
热水烫干
清水
≤70°C
10-20秒
烘干
烤箱
80-90°C
10-15秒
电镀锌工艺流程(银白、蓝白镀锌)
工序
成分
浓度
温度
时间
备注
除油
YC-1除油王
100g/L
5-40°C
10-20分钟
清洗
清水
常温
20-30秒
清洗
清水
常温
20-30秒
除锈
盐酸
60-80%
常温
10-30分钟
以除干净为准
清洗
清水
常温
20-30秒
清洗
清水
常温
20-30秒
镀锌
ZnCl
KCl
H3BO3
添加剂
电流密度
60-80g/L
180-230g/L
25-35g/L
15-25mL/L
3-4A/dm2
5-60°C
时间服从厚度
达到规定厚度
清洗
清水
常温
20-30秒
清洗
清水
常温
20-30秒
出光
WX-2(银白)
WX-1(蓝白)
2g/L
常温
15-30秒
清洗
清水
10-20°C
20秒
钝化
LP-93彩钝剂A
2g/L
PH:
1-1.4
常温
7-15秒
热水烫干
清水
≤70°C
10-20秒
烘干
烤箱
80-90°C
10-15秒
镀锌
关键词:
镀锌,热镀锌,冷镀锌
一、镀锌概述
锌易溶于酸,也能溶于碱,故称它为两性金属。
锌的标准电极电位比钢铁负。
若基体是钢铁,镀层破损或遭腐蚀生成Fe-Zn原电池时,锌镀层属于阳极性镀层,锌牺牲溶解,保护了钢铁。
因此钢铁上的镀锌层不是单纯的机械保护作用,而是通过电化学作用保护基体免遭腐蚀,即使锌层不完整也会起到这个作用。
更何况锌层的耐蚀性很大程度上决定于镀层上钝化膜的耐蚀性,钝化了的锌镀层其耐蚀性一般大约可提高8~20倍。
由于镀锌光亮剂的进步和不同颜色高耐蚀钝化工艺的开发应用,锌镀层的外观得到了显著的改善,同时具有防护性和装饰性。
昔日传统认为镀锌仅是钢铁基体的一种防护镀层,今日更应是钢铁的防护装饰性镀层。
由于我国锌资源比较丰富,镀锌又是一种价廉、能防锈,又能装饰的高性价比镀种,因而在汽车、机械、电子、船舶、仪表、轻工等工业部门得到广泛的应用。
如机械零件、低压电器、高压开关、紧固连接件、钢铁结构件、建筑五金、农业机械、轻工产品等都离不开镀锌钝化制品。
二、镀锌的原理
1、镀锌的化学原理
在盛有镀锌液的镀槽中,经过清理和特殊预处理的待镀件作为阴极,用镀覆金属制成阳极,两极分别与直流电源的正极和负极联接。
镀锌液由含有镀覆金属的化合物、导电的盐类、缓冲剂、pH调节剂和添加剂等的水溶液组成。
通电后,镀锌液中的金属离子,在电位差的作用下移动到阴极上形成镀层。
阳极的金属形成金属离子进入镀锌液,以保持被镀覆的金属离子的浓度。
镀锌时,阳极材料的质量、镀锌液的成分、温度、电流密度、通电时间、搅拌强度、析出的杂质、电源波形等都会影响镀层的质量,需要适时进行控制。
2、镀锌的工艺原理
在装有镀件、玻璃球、锌粉、水和促进剂的旋转滚桶内,作为冲击介质的玻璃球随着滚桶转动,与镀件表面发生摩擦和锤击产生机械物理能量,在化学促进剂的作用下,将镀涂的锌粉“冷焊”到镀件表面上,形成光滑、均匀和细致的具有一定厚度的镀层。
三、镀锌的方式
1、热镀锌
热镀锌也叫热浸镀锌和热浸锌,是一种有效的金属防腐方式,主要用于各行业的金属结构设施上。
是将除锈后的钢件浸入500℃左右融化的锌液中,使钢构件表面附着锌层,从而起到防腐的目的。
2、冷镀锌
冷镀锌也叫电镀锌,是利用电解设备将管件经过除油、酸洗、后放入成分为锌盐的溶液中,并连接电解设备的负极,在管件的对面放置锌版,连接在电解设备的正极接通电源,利用电流从正极向负极的定向移动就会在管件上沉积一层锌,冷镀管件是先加工后镀锌。
四、镀锌工艺的种类及其优缺点
1、镀锌工艺的种类
按镀锌溶液的不同可将镀锌工艺分为三类:
(1)氰化镀锌:
分高氰镀锌、中氰镀锌、低氰镀锌;
(2)酸性镀锌:
硫酸盐镀锌、弱酸性氯化钾镀锌、氨三乙酸-氯化铵镀锌;
(3)碱性无氰锌酸盐镀锌。
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