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：2018.02.08 新聞來源：江蘇夢得新材料科技有限公司 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�，無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、堿性無氰鍍鋅的特點(diǎn)MDZ-1301
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/dm2及0.43A/dm2，2A30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)镸DZ-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劑/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劑 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 D劑0.5-1ml/L。
⑶要求鍍鋅層厚度超過15um時，可適當(dāng)提高M(jìn)DZ-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M(jìn)DZ-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、高性能鋅酸鹽無氰堿鋅工藝維護(hù)MDZ-1301
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3A3min與1A5min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
① 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。
② 鍍后水洗，不浸入硝酸出光液或鈍化液。
③ 利用赫氏尺，在電流密度0.43A/dm2與8.64A/dm2處測其厚度。
④ 計(jì)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. 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。MDZ-1301
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2013年2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2018.02.08整理發(fā)布。
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