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1 前 言
堿性鋅酸鹽鍍鋅已成為鍍鋅工藝主流,它克服了氰化鍍鋅的毒害,銨鹽鍍鋅存在對(duì)鋼鐵設(shè)備的腐蝕及鈍化膜在濕熱大氣中容易變色發(fā)黑等缺點(diǎn)。20世紀(jì)70年代,國內(nèi)開發(fā)出了堿性鋅酸鹽鍍鋅添加劑,但該類添加劑必須與各自配套的其他輔助光亮劑混合使用,添加使用極不方便。同時(shí),它存在:允許工作溫度范圍窄,不耐高溫,滾鍍困難,電流效率較低,沉積速度較慢,生產(chǎn)效率低,抗腐蝕性能不太理想;電沉積時(shí)會(huì)產(chǎn)生刺激性氣體,必須安裝通風(fēng)裝置等缺點(diǎn)。
我廠地處山城重慶,冬季氣溫低寒,夏季氣溫高,要求電鍍工作溫度范圍寬。原有的堿性鋅酸鹽鍍鋅老工藝,冬季生產(chǎn)效率低,夏季滾鍍困難,已無法滿足我們高技術(shù)指標(biāo)的大生產(chǎn)的要求為此,提出了改進(jìn)堿性鋅酸鹽鍍鋅添加劑的課題。
1996年至今,改用了耐高溫堿性鋅酸鹽環(huán)保鍍鋅光亮劑。此光亮劑為單一型,直接添加使用,平時(shí)添加操作與鍍液維護(hù)管理十分簡便。鍍液耐高溫,電流密度范圍寬,電流效率較高,沉積速度快,均、深鍍能力好,能抑制氣霧,鍍液穩(wěn)定,鍍層耐蝕性高。解決了高品質(zhì)的摩托車部件鍍鋅的大生產(chǎn)需求。提高了產(chǎn)品質(zhì)量
2 試 驗(yàn)
試驗(yàn)液成分與工藝條件為:
NaOH 80～120g/LZnO8～12g/L
光亮劑 4～8ml/L
溫度 10～60℃
Sa∶Sk 1.5～2.0∶1
Dk 1～5A/dm2
在該工藝條件下分別進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)霍爾槽試驗(yàn),鍍液性能試驗(yàn),鍍層性能試驗(yàn),滾鍍試驗(yàn),掛鍍試驗(yàn)。
3 結(jié)果及分析
3.1 霍爾槽試驗(yàn)
采用JZ T霍爾槽實(shí)驗(yàn)儀,267ml霍爾槽,放入250ml鍍液,液溫25℃,測量上述鍍液的光亮電流范圍。2A電流的霍爾槽試片可達(dá)到全片光亮;3A電流的霍爾槽試片,高區(qū)未見燒焦。
3.2 鍍液性能試驗(yàn)
3.2.1 電流效率
液溫25℃。根據(jù)法拉第定律,采用差重法求電流效率。試驗(yàn)結(jié)果見表1。從表1可知,前述鍍液在25℃時(shí),電流效率在80%～85%。
3.2.2 沉積速度
以4A/dm2的電流密度,電鍍5cm×10cm的鐵基試片,時(shí)間20min,用ZD B智能測厚儀測厚,試驗(yàn)結(jié)果見表2。由表2可知,鋅的沉積速度為0.55μm/min左右。
3.2.3 分散能力
采用梯形槽,液溫為25℃,測定分散能力。用梯形槽試驗(yàn)裝置,電流強(qiáng)度1A和2A,電鍍時(shí)間15min,將試片劃分成8部分,然后用ZD B智能測厚儀測出1和5號(hào)方格中心部位鍍層的厚度δ1、δ5,根據(jù)下式計(jì)算電解液的分散能力:T=δ5/δ1×100%,結(jié)果見表3。由表3可知,槽液分散能力較好,為80%。
3.2.4 深鍍能力
采用內(nèi)孔法測量深鍍能力,圓管內(nèi)徑為10mm×100mm的低碳鋼管。液溫25℃,以4A/dm2的電流密度,電鍍20min后取出,縱向剖開,兩端鍍上鋅層的長度共為55mm,可見其深鍍能力好。
3.2.5 抑氣霧效能
鍍件入掛鍍槽通電受鍍,液面呈泡沫狀覆蓋層,取pH值為7的廣泛試紙,于鍍件距液面10cm處,停置2min取出肉眼觀察,未見pH試紙變色,說明有一定的抑制刺激性氣體逸出的效能。
3.3 鍍層性能試驗(yàn)
(1)外觀 表面平滑,致密,光亮,均勻。
(2)低鉻鈍化試驗(yàn) 進(jìn)行低鉻藍(lán)白色和低鉻彩色鈍化,前者膜層光亮藍(lán)白,后者膜層色彩艷麗。
(3)中性鹽霧試驗(yàn) 經(jīng)低鉻藍(lán)白色鈍化及低鉻彩色鈍化,按GB6458-86做中性鹽霧試驗(yàn),分別為21h、10級(jí)和180h、10級(jí)。
(4)結(jié)合力試驗(yàn) 鈍化后的工件置入電熱鼓風(fēng)干燥箱內(nèi),加熱并恒溫控制在250℃,保溫1h,然后迅速置入室溫水中驟冷,未發(fā)現(xiàn)鍍層脫皮或鼓泡突起,結(jié)合力好。
3.4 滾鍍試驗(yàn)
按前述工藝進(jìn)行滾鍍,液溫10～60℃范圍內(nèi)均可正常生產(chǎn)。由于其沉積速度快,比原滾鍍鋅工藝節(jié)省滾鍍時(shí)間1/3。
3.5 掛鍍試驗(yàn)
采用前述工藝進(jìn)行掛鍍,鍍液的使用電流密度較寬,Dk在工藝范圍內(nèi)均可正常工作。深鍍能力佳,即使是形狀復(fù)雜的工件,其深凹低電流密度處,均可得到良好的鍍層。在工件有相互遮蓋的部位,也能鍍上,比原鍍鋅工藝節(jié)省電鍍時(shí)間1/3。
4 經(jīng)濟(jì)效益
我廠全年生產(chǎn)620000輛摩托車。采用原來的鍍鋅工藝,年耗添加劑費(fèi)用為740060元;現(xiàn)改用新型光亮劑鍍鋅后,以同樣年生產(chǎn)620000輛摩托車計(jì)算,僅耗光亮劑費(fèi)用為297600元,年節(jié)省光亮劑費(fèi)用442460元,節(jié)約了60%。
且該新型光亮劑,其電流效率高,沉積速度快,按鍍鋅合格率、工效、生產(chǎn)效率的提高及節(jié)約電能、化工原料等綜合計(jì)算,可大大降低生產(chǎn)成本。
5 結(jié) 論
耐高溫堿性鋅酸鹽環(huán)保鍍鋅工藝具有以下特點(diǎn):
(1)鍍液工作溫度上限提高了50%,在10～60℃范圍內(nèi)能正常電鍍生產(chǎn)。鍍液耐高溫,穩(wěn)定性好,適合工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn),滿足了我廠大生產(chǎn)的要求。
(2)電流效率提高了15%,節(jié)省電鍍時(shí)間1/3,節(jié)材節(jié)能并提高生產(chǎn)效率30%。
(3)均、深鍍能力好,鍍層低鉻藍(lán)白色和低鉻彩色鈍化后的耐腐蝕性能,分別提高50%和150%。
(4)產(chǎn)品一次性合格率提高了20%,提高了工效,節(jié)約了原材料。
(5)降低生產(chǎn)成本,大大提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。
(6)更適合低鉻鈍化,并抑制刺激性氣體逸出,保護(hù)了環(huán)境,保障了工人身體健康。
