表面處理網訊氯化鉀鍍鋅是上世紀八十年代發展起來的一種光亮鍍鋅工藝近年來我國在電鍍添加劑研究開發上取得了顯著進展使得氯化鉀鍍鋅工藝水準達到一個全新的高度例如LAN-930氯化鉀鍍鋅工藝較為成功地解決了傳統氯化鉀鍍鋅工藝的三大難題⑴鍍層的耐鹽霧實驗性能比堿性鍍鋅差;⑵添加劑的分解產物多⑶鐵雜質易超標采用新型氯化鉀添加劑的氯化鉀鍍鋅層的耐蝕性能達到或超過堿性鍍鋅工藝已在多家大型汽車配件電鍍加工生產線上得到成功應用由于新型載體合成應用技術及配方優化LAN-930添加劑消耗量小分解產物比傳統氯化鉀添加劑大幅減少同時含有特有抗鐵成份使鍍液對鐵雜質容忍度大大提高鍍液的大處理周期延長兩倍以上降低了電鍍生產廠商的生產成本促進了國內電鍍鋅工藝朝更利于節約成本及環境保護與清潔生產的方向發展

1．氯化鉀鍍鋅工藝各組成及工藝條件的控制

氯化鉀鍍鋅工藝的常用配方和工藝條件范圍是比較寬的由于各地使用習慣的不同主要成份的范圍一般為氯化鋅30-80g/l氯化鉀180-280g/l硼酸20-30g/l添加劑適量PH4.5-6.0溫度10-50℃,電流密度0.1-2A/dm2

1.1氯化鋅

氯化鋅系主鹽氯化鋅溶于水中會大量放熱當溶液的PH值≥6.2之后有渾濁沉淀生產鋅離子含量上升光亮電流密度范圍擴大但鍍液的分散能力和深鍍能力會有所下降鋅離子濃度較低時光亮電流密度的上限下降高電流密度區易燒焦此時的深度能力較好鍍層沉積速度較慢當鍍液中鋅離子的濃度較低時可增加陽極面積同時保留鍍液較低的PH值從而使鍍液中的鋅離子濃度逐漸上升當氯化鋅≥90g/l后將會明顯的降低鍍液的分散能力和深度能力對掛鍍而言當氯化鋅含量為60-70g/l時鍍液的分散能力最好

在氯化鉀鍍鋅液中無強絡合劑它的分散能力和深度能力不如氰化物鍍鋅更加不如現代的無氰堿性鋅酸鹽鍍鋅有人喜歡在鉀鹽鍍鋅液中加入少量氯化銨但鍍液中加入氯化銨時鉀鹽鍍鋅的分散能力和深度能力均無改善又會增加電鍍廢水的達標難度所以當使用優良氯化鉀鍍鋅光亮劑時一般不建議加入氯化銨

1.2氯化鉀

氯化鉀是弱的絡合劑和導電鹽其加入量應適當當其含量恰當時鍍液的導電性最好過多或過少都會降低鍍液的電導率從而影響鍍液的分散能力和深度能力大量氯離子的存在能增加陰極極化,提高鍍液的分散能力和深鍍能力促進陽極的正常溶解氯離子的電子橋作用對提高鍍鋅層與基體的結合力有較大貢獻當KClZnCl2=3.5-4.5時鍍液的分散能力和深鍍能力較好若KCl濃度偏高或偏低易使鍍層產生暗黑條紋或滾桶眼子KCl含量過量后添加劑還可能因鹽析現象而呈油狀物析出

應當注意有時按分析化驗調整鍍液后鍍液的分散能力和深鍍能力還是不佳而分析的KCl含量又不低為何?這是因為我們化驗分析時是分析鍍液中氯離子然后換算成氯化鉀而不是分析的鉀離子因為不論調PH值還是前處理酸洗都是使用鹽酸這樣會造成氯化鉀含量偏高的假象這時適當的補加氯化鉀大都會解決問題

使用工業級氯化鉀和氯化鋅時至少要用鋅粉1-2g/l處理后入槽最好是鋅粉處理后再加雙氧水1-2ml/l,充分攪拌靜置數小時后再加入活性炭2-3g/l進行凈化處理

1.3硼酸

硼酸在鍍液中不僅起PH值緩沖作用同時它對細化鍍層結晶組織提高鍍層的光亮度和擴大光亮電流密度范圍也有很大作用實際使用時應保持在25-30g/l范圍夏天可保持在30-35g/l之間硼酸含量低時光亮電流密度范圍窄鍍層光澤度下降同時陰極處的PH值易上升使MnOHm或堿式鹽易夾雜進鍍層鍍層易燒焦并可能產生粗糙等缺陷可以用簡單的方法判斷鍍層中硼酸的大致含量取適量鍍液放在冰箱中10℃左右保持十分鐘若鍍液中硼酸在正常范圍內則應有較多的硼酸析出若析出很少則應補加硼酸10g/l左右用沸水溶解好后加入一般氯化鉀∶硼酸按7∶1左右補加為好補加的硼酸質量也是很關鍵的一定要選用大企業生產的優質硼酸劣質硼酸含大量對鍍液有害的物質如磷酸根硝酸根等

1.4添加劑

添加劑大多由所謂的柔軟劑和光亮劑組成鍍液中添加劑含量少時鍍層的光亮度差添加劑過多時燒焦區變寬鍍層光亮防蝕性差藍白鈍化易泛彩泛黃低鉻彩鈍易脫膜或褪色氯化鉀鍍鋅添加劑一般分為柔軟劑和光亮劑其組成大體差不多主要由載體添加劑主光亮劑和輔助光亮劑三大類組成由張允誠等主編《電鍍手冊》（第三版）中所論述氯化鉀鍍鋅添加劑[1]芐叉丙酮20g/l高溫載體220-300g/l苯甲酸鈉60-80g/l擴散劑NNO30-40g/l鄰磺酰苯甲酰胺鈉鹽（糖精鈉）10-15g/l吡啶-3-甲酸（煙酸）5-8g/l對氨基磺酰胺（磺胺）2-3g/l就是筆者在1995年第二期《電鍍與環保》上公開的直到今天市售的許多氯化鉀鍍鋅的柔軟劑與此配方仍大同小異只是糖精鈉和磺胺基本上不用了

目前氯化鉀添加劑中載體主要由幾部分組成①聚氯乙烯醚硫酸鈉鹽由OP類平平加滲透劑等用濃硫酸硫酸化而成②聚氧乙烯醚磺酸鹽由OP類平平加滲透劑等用氨基磺酸等磺化而成③直接使用OP類平平加或滲透劑④萘酚與環氧乙烷加成物[2]把上述幾種物質適當配伍可制造出性能優良的氯化鉀鍍鋅載體添加劑其特點是載體用量小添加劑濁點高泡沫少及有機分解產物少鍍層的耐鹽霧性好抗雜質性好不易夾雜于鍍層中而且有更好的而分散能力和深鍍能力其構成的載體本身就有一定的光亮作用這樣就能使鍍層結晶更細致對主光亮劑的依賴程度可減少也就能減少主光亮劑的用量和消耗量這對提高氯化鉀鍍鋅層的整體質量有重要的意義

主光亮劑大都是鄰氯苯甲醛和芐叉丙酮兩者各有優缺點優質光亮劑一般是對兩者進行配伍以取長補短達到最優效果例如采用鄰氯苯甲醛作主光亮劑時出光速度快用于藍白鋅時尚好而六價鉻彩鈍膜附著力比較差主光亮劑采用芐叉丙酮時對芐叉丙酮的質量要求很高必須用醫藥級的否則鍍層白度不足易生產霧狀鍍層等兩者的合理搭配對高中低光亮電流范圍影響較大輔助光亮劑主要是擴展高電流密度和低電流密度區的光亮范圍提高鍍液的分散能力和深鍍能力減少載體添加劑和主光亮劑的用量從而全面提高氯化鉀鍍鋅光亮劑的載體效果例如苯甲酸鈉和煙酸可提高陰極電流效率細化結晶改善鍍層白度和分散能力但會降低鍍液濁點擴散劑NNO能改善鍍液的分散能力和深鍍能力特別是其他一些輔助光亮劑的配用時不足的是高溫下鍍件出槽后空停時間過長會有鍍層有輕微腐蝕這一點對南方地區大型滾鍍生產線很關鍵這也是廣東地區更能接受淺色添加劑的原因之一

氯化鉀添加劑優劣的最簡單的判別方法之一按廠商提供的產品說明書上柔軟劑用量和光亮劑的用量開缸用赫爾槽在室溫下做兩張試片1A×5min和1A×10min按光亮鍍鋅來講應該是1A×10min會全面優于1A×5min若1A×10min整體試片效果還不及1A×5min試片則此光亮劑肯定很一般不建議使用若不信你可以把市售的氯化鉀光亮劑按最佳開缸量在同一個赫爾槽做1A×5min和1A×10min就會發現許多光亮劑是1A×5min試片整體優于1A×10min試片因為1A×10min的赫爾槽試片中高區已有霧狀鍍層或高區有大量暗條紋等這肯定是光亮劑配伍有問題新開缸就如此不濟長時間大生產就可想而知了

1.5必須堅持對添加劑少加勤加的原則

總有人認為鍍層的光亮度不足就是添加劑少于是不斷補加柔軟劑和光亮劑從現場技術服務來看出現故障的鍍液十有八九是添加劑過量所以我們建議故障鍍液處理的方法是調整工藝參數及鍍液成份判斷故障原因最后才是調整柔軟劑和光亮劑的含量鍍液中各種輔助劑用量（包括載體主光亮劑輔助光亮劑等）都有一定范圍及最佳含量范圍超過該范圍都是有害無利并非韓信點兵多多益善例如很多的表面活性物質只有當陰極界面吸附層厚度適當時才具有較優的陰極極化和極化值從而使晶核產生速度大于成長速度鍍層結晶才會細致均勻若表面活性劑分子量太小濃度又太低則吸附層過薄對鋅離子放電的阻化作用太小陰極極化值過小導致鍍鋅層結晶大而不細致表面活性劑分子量太大濃度又過高陰極極值過大不但使析氫等副反應加劇且鍍層易燒焦而且表面活性劑脫附困難會大量的夾雜在鍍鋅層中造成鍍層純度低脆性大導致耐鹽霧性能差等缺陷因此不但要選擇一種優質的氯化鉀鍍鋅添加劑而且正確的使用之也是至關重要的務必堅持少加勤加的原則

1.6鍍液溫度

氯化鉀鍍鋅工藝的溫度范圍很寬10-45℃一般均可鍍液在超過35℃以后其柔軟劑和光亮劑的用量明顯增加不論使用何種添加劑高溫下添加劑消耗量大是不爭的事實而添加劑的消耗量增加大大加快有機雜質的積累因此當鍍液溫度≥35℃以后是很難獲得優質的鍍層和鈍化層的目前的南方地區的一些大型滾鍍鋅廠均有冷凍設備這對保證鍍層質量是至關重要的

1.7PH值

當鍍液的PH≥6.2后會有ZnOH2沉淀產生鍍層局部出現黑色條紋光亮電流密度的上限下降一般建議采用較高的PH值5.6-6.0比較好特別滾鍍時主鹽濃度低時要維持鍍液中足夠的硼酸含量是關鍵當PH值低時雖鍍液的導電性略好一點允許的電流密度上限有所提高但會降低添加劑的吸附性能陰極極化作用下降添加劑的用量和消耗量會增大有機雜質積累快鍍層的分散能力和深鍍能力略有下降鐵雜質積累影響大等

1.8陽極

鋅陽極一定要用0＃鋅錠若要求陽極比較長可把鋅錠加熱到120-150℃鍛打成塊狀（因為鋅在120-150℃有比較好的延展性）鍛打成形的鋅板比鑄造成形的鋅板消耗小得多（因為落入槽底的鋅渣很少）

2．氯化鉀鍍鋅典型故障

2．1氯化鉀鍍鋅液面浮油

在采用氯化鉀鍍鋅工藝進行生產過程中有一些電鍍廠的電鍍液容易產生浮油即漂在液面以上的一種油狀有機物其產生的原因主要為:①前處理除油不夠槽中有大量的有機油脂與表面活性劑形成皂化等②鍍液中有較多的鐵雜質鍍液一般很混濁③氯化鉀含量過高④添加劑配比有問題添加劑中某類載體過多等⑤鍍液的PH≥6后更易出現

氯化鉀鍍鋅液面的浮油粘度大易粘在槽壁掛具滾桶陽極及鍍件上或沉淀于鍍液底部難以徹底清除氯化鉀鍍鋅液是弱酸性的本身不具有除油能力導電鹽氯化鉀對鍍液的濁點有很大影響在夏天的高溫季節當鍍液中有較多鐵雜質時添加劑的濁點會大幅下降組合型添加劑中某類載體添加劑含量的不斷積累與電鍍液中的懸浮物和鍍件中帶入的油污及三價鐵離子的共同作用下形成酸性且粘度大的油漬嚴重影響鍍層質量

找到鍍槽浮油產生的原因后解決起來就比較容易了首先要選擇大品牌的氯化鉀添加劑保證前處理后鍍件三無即無油無銹無掛灰夏天鍍液中氯化鉀含量不應過高控制鍍液的PH值在5.6-6之間為好控制鍍液溫度不要過高對于已產生浮油的鍍液可按大處理方法進行認真處理可除掉已產生的浮油

2.2氯化鉀鍍鋅的白鈍易泛彩泛黃

氯化鉀鍍鋅藍白鈍化的色調比無氰堿性鍍鋅的色調更艷麗受到人們廣泛歡迎[3]無論是六價鉻藍白鈍還是三價鉻藍白鈍氯化鉀鍍鋅的藍白鈍化比無氰堿性鍍鋅更易控制（無氰堿性鍍鋅更易泛黃泛彩）但仍是常見故障之一

2.2.1鍍鋅層的問題

首先與鍍層的厚度有關系一般要求鍍層厚度≥4微米特別是三價鉻藍白鈍化而言藍白鈍化時鍍層過薄會出現以下問題一是藍白的色調不佳易泛彩泛黃二是鈍化膜放置后易發白（黑）點（當鈍化后清洗不良及烘干不徹底時更易出現）

其次是鍍層的純度鍍液中的重金屬雜質如銅鉛等較多時低電流密度區的鍍層鈍化色澤不良整體易泛彩泛黃特別鐵雜質過量時大面積易泛彩泛黃鍍液中的有機雜質是造成藍白鈍化時泛彩泛黃的主要原因之一它一般有如下規律①鍍液越老化（有機和重金屬雜質多）越易出現②鍍層越光亮越易出現③生產電流密度≥1.5A/dm2更易出現電流密度越大的部位越易出現④當鍍液中殘留有微量氧化物時易出現

2.2.2六價鉻藍白鈍化液

配制六價鉻藍白鈍化液的原材料純度要求比較高最好是去離子水最低標準城市自來水使用井水河水等配制藍白鈍化液鍍層易泛彩泛黃是必然結果鈍化用槽只能使用塑料槽否則會帶入大量雜質

配制六價鉻鈍化液時不得使用雙氧水來還原產生三價鉻離子因為雙氧水還原產生的三價鉻離子會使鍍層泛彩最好使用還原劑還原三價鉻離子清洗水還是有要求的最低標準城市自來水井水河水作清洗水鍍層也易泛彩泛黃正確維護鈍化液定時檢測鈍化液的PH值大多數六價鉻藍白鈍化一般控制PH值1-1.5三價鉻藍白鈍化液PH為1.6-2.2藍白鈍化液中鋅離子含量特別鐵離子含量超標也會引起鍍層泛彩泛黃這一點對市售的三價鉻藍白鈍化液格外重要因為數百ppm的鐵離子就會導致三價鉻藍白鈍化液的報廢差一點的100ppm鐵離子就會導致三價鉻藍白鈍化和NSS不達標好一點也只允許400ppm

鐵雜質超標后鍍層耐蝕性下降NSS不過關極易泛黃泛彩

2.2.3鈍化操作及后處理

首先是鈍化時間六價鉻藍白鈍化的酸度比較高鈍化時間一般都是比較短三價鉻藍白鈍化的PH大都要在1.6-2.2之間鈍化時間可略長些不同的方法其最佳浸漬時間也不同工件在鈍化液中浸漬時間過長過短都會引起藍白鈍化膜泛彩泛黃最好由專人掌握鈍化時間以保證鈍化膜的色澤不論是六價鉻還是三價鉻的藍白鈍化其最佳溫度為20-25℃為獲得優質的藍白鈍化膜空中停留時間也十分關鍵鈍化時注意裝載量不宜過大最后要注意的是清洗及清洗水的水質對于三價鉻藍白鈍化不得進行熱水燙干只能直接用70-90℃烘箱干燥為好藍白鈍時最好用強度適當且分布均勻的壓縮空氣進行攪拌

2.3氯化鉀鍍鋅低鉻彩鈍易引起的膜褪色問題

光亮氯化鉀鍍鋅時鍍液中添加了較多的有機添加劑這些有機物由于種種原因會夾雜在鍍層中或吸附在鍍層表面如果添加劑質量不佳及添加過量或鍍后清洗不干凈都會導致以下不良后果

⑴工件表面的有機物會夾附在鈍化膜中隔離鈍化層使鈍化膜的結合力和耐腐蝕性能大大降低從而導致鈍化膜脫落或色澤變淺

⑵清洗不徹底工件表面吸附的有機物會在成膜過程中和工件存儲過程中把六價鉻還原成三價鉻過高的三價鉻可能會影響彩鈍膜的結合力或使之變淺褪色

⑶由于鈍化前清洗不認真或清洗不夠會帶入大量的氯離子雖然少量的氯離子會有利于成膜的進行但過量會使膜過厚而易脫落

⑷前處理由于鍍前處理時油污及氧化膜沒有徹底清除造成局部鍍層結合力不好導致鈍化膜脫落

⑸鍍鋅液工藝控制不當使鍍液不穩定局部導電不良鍍液維護不及時到位造成鍍層疏松鍍層脆性大及鍍層結合力差等缺陷從而使得鈍化膜的附著力不好而脫落

⑹鍍液和鍍層中有機物過高當鍍層中夾雜過多的有機物在鈍化過程中因膜首先被溶解結果有機物暴露出來夾雜在工件表面起隔離作用而使膜脫落或褪色

⑺添加劑控制不當添加劑沒有根據赫爾槽試驗片進行補加也未按少加勤加的原則進行操作使添加劑加入太多當鍍液中存在大量鐵雜質更是如此因為絮狀的三價鐵化合物吸附了大量的添加劑這時只有加大添加劑補加量才能維持正常的光亮度從而使鍍層中夾雜過多的有機物或鍍層過于光亮膜的結合力減弱而脫膜

⑻鈍化工藝的控制鈍化液老化或組份不當一般是鈍化劑硫酸根和氯離子過高時成膜過快過厚時間上很難掌握時間短色澤淺時間長則膜厚易脫膜調整PH值用硝酸但硝酸含量也不能過高這時PH過低膜溶解快使膜變薄結合力不牢固易脫膜同時鈍化液中鋅鐵離子過多溶液老化鈍化膜易膜脫耐蝕性下降PH值低時成膜快易脫膜PH值高色澤差易發霧PH值控制在1.5左右為好溫度高時成膜快膜厚且疏松易脫膜溫度低些結合力比較好15-25℃為最佳

⑼操作不當鈍化操作時除嚴格掌握好鈍化時間外對于大小不同的工件在鈍化液中擺動和抖動不好造成工件與鈍化液的交換不同也易造成工件邊緣等部位易脫膜因此操作時一定要適當擺動和抖動最好使用壓縮空氣攪拌工件在鈍化過程中中途不可停頓或露出液面否則易脫膜另外在電鍍過程中電流密度要適當不可過大掛鍍DK一般為1A/dm2即可電流密度過大時鍍層中夾雜過多的有機物雖然鍍層特別光亮但是膜的結合力減弱且鍍層脆性增加

⑽出光低鉻彩鈍對鍍層幾乎沒有拋光作用同時出光也可以除去一些吸附在鍍層表面的有機物因此低鉻彩鈍前一定要出光以獲得光澤均一表面狀況良好的鍍層保證了鈍化膜的外觀質量與膜層的結合力若用低PH值藍白鈍化液代替硝酸出光液則彩鈍膜的結合力和抗變色性及耐蝕性會更好

⑾鈍化后處理鈍化后應先在空中停留十幾秒然后再在靜止的水中清洗數次最后可用60℃左右的熱水燙一下然后在60℃左右的烘箱中烘干以提高彩鈍膜的硬度和結合力注意烘干溫度要一致