电镀锌培训材料

电镀锌工艺防锈的技术原理、工艺方法及注意事项2008年8月2电镀锌的防腐原理•锌的性质：银白色，密度7.17g/cm3，熔点420℃，标准电极电位：-0.76V，比铁的标准电极电位-0.44V低。当接触到腐蚀性介质时，锌层比铁更容易失去电子，所以镀锌对钢铁基体能够起到电化学保护作用；并且在镀层有空隙或由于损伤露出基体时，锌层也会是阳极受到腐蚀而保护钢铁基体。•镀层越厚防腐能力越强。因此不同件不同使用环境选择不同的镀层厚度。•电镀锌层经钝化后在干燥的空气中几乎不发生变化，在汽油或二氧化碳的潮湿的水汽中防锈性能较好。3电镀锌简要的说分三个大过程•前处理（除油、除锈）•除油：电解除油、碱性除油、有机溶剂除油•除锈：机械法除锈（喷砂、抛丸）、酸洗除锈•电镀锌•从工艺分有：酸性镀锌、碱性镀锌•常用的酸性镀锌有：氯化物镀锌、锌酸盐镀锌，目前以氯化物镀锌居多。•从工件装夹方法分有：挂镀、滚镀•后处理（驱氢、钝化、烘干等）•钝化种类：漂白、蓝白钝化、五彩钝化、黑色钝化、绿色钝化（军绿、橄榄绿）4电镀锌的技术原理一、电镀锌原理电镀过程简单的说就是一个复杂的电化学反应过程。电镀时直流电的正、负极接镀槽的阴、阳极上。锌板接阳极，锌在电流作用下失去电子形成带正电的锌离子进入溶液，在阴极锌离子得到电子被还成锌原子沉积到工件表面形成镀层。实际上，在电镀过程中，并不是以所说的那么简单，因为电镀液中不只是简单的电解液，而是含有络合物的电解液，在阴极还原并不只是简单的金属离子的得电子还原，还有络离子的还原。567电镀全过程可以归纳为以下三个步骤：1、金属的水合离子或络离子从溶液内部迁移到阴极表面；2、金属水合离子脱水或络离子解离，金属离子在阴极上得到电子发生还原反应生成金属原子；3、还原的原子进入晶格结点。8从电化学反应整体角度看电极反应实际由以下几个分步骤串联而成：91011121314镀锌件钝化原理•锌是比较活泼的金属，与空气中的氧易发生氧化反应。•所谓钝化，就是把经过镀锌的工件浸入含有铬酸等组分的强氧化性溶液中进行处理，使镀锌层表面形成稳定性高、组织致密的钝化膜，将锌与空气中的氧隔离，不发生反应起到提高抗蚀性能的作用，同时由于不同钝化工艺产生不同的表面颜色也起到了装饰性作用。15零部件镀锌技术标准和试验方法•一、镀锌技术标准GB/T5267.1-2002紧固件电镀锌主要对镀层厚度及检查、进行规定QC/T625-1999汽车用涂镀层和化学处理层主对汽车用不同涂镀层的防蚀性进行规定。其中对镀锌钝化膜的防蚀性要求如下表：16镀锌层上的铬酸盐转化膜的性能要求见表。耐蚀性转化膜的种类NSS试验时间，h评级标准其它性能B（漂白）24不出现白色腐蚀物按GB/T9800C（彩虹）72不出现白色腐蚀物按GB/T9800D（深色）961）不出现白色腐蚀物按GB/T9800E（复合、高耐蚀性）200不出现白色腐蚀物按GB/T9800注：1）黑色转化膜的耐蚀性允许有较大的差异，但不得低于NSS试验48h。17二、镀锌的试验方法•1、镀锌件的质量检验：•⑴外观检查•⑵厚度测量（库仑电解法测厚度）•⑶螺纹件旋合性检查（镀后6h/6H通规格查）•⑷盐雾试验•镀锌件一般用NSS试验，判定标准按QC/T625182、人造气氛腐蚀试验（NSS试验）要点：•⑴、盐水配制浓度NaCl5±0.1%(质量)•⑵、PH值6.5~7.2•⑶、盐雾箱温度35℃±2℃•⑷、喷雾气压0.07~0.17MPa•⑸、80cm2的漏斗收集连续雾化16h的盐雾沉降量，有效空间内任一位置的沉降率为：1.0~2.0ml/h.80cm2。•⑹、工件之间必须有间距，小件用纤维线悬挂（非金属），平板件倾斜线20℃放置。19电镀锌的工艺过程•镀锌工艺流程：喷丸待镀产品前处理活化除油除锈电镀中和出光钝化封闭驱氢脱水烘干包装清洗清洗清洗清洗清洗清洗清洗清洗20电镀过程中影响镀层质量的主要因素影响镀层质量的主要因素有：镀液成分、PH、电流参数、时间、添加剂、温度、基体材质、前处理质量、搅拌21•1、主盐：氯化钾、氯化锌•氯化钾浓度过高，对镀液影响不明显，但在低温时会有结晶析出；过低时，溶液导电性差，镀液分散能力差，镀层表面易产生黑色条纹，同时电流密度的光亮范围降低，槽液不易控制。•氯化锌是锌离子的主要来源，氯化锌过高溶液的分散能力差、深镀能力差，但能够防止尖端镀层的烧焦；氯化锌浓度低时，镀液分散能力提高，能减少消耗，减小废水处理成本，但过低时，阴极电流密度范围变窄，高电流密度区易出现烧焦现象。•由于氯化物镀锌运用普遍，以氯化物镀锌为例介绍222、缓冲剂：硼酸•硼酸在电镀溶液中主要起缓冲剂作用，保持溶液PH在很小范围内变化。•硼酸过高：会结晶析出，影响镀层质量。•硼酸过低：镀层在高电流密度区易烧焦。233、光亮剂•当镀液中不添加光亮剂，只能够得到灰白色的、无光泽粗糙的镀层。•加入光亮剂后，镀液的分散能力和覆盖能力提高，镀层光亮细致、整平性好。•光亮剂过高，镀层脆性大，钝化膜结合力差，易脱落，降低镀层的耐蚀性。244、PH值•PH值的大小对氯化物镀锌的影响非常重要。•镀液的PH一般控制在5~6.5。•PH过高，镀液的光亮电流密度范围变窄，低电流密度区发暗，高电流密度区易烧焦。严重的镀层会产生灰黑色条纹，最终导致槽液无法正常使用。•PH过低，镀液的分散能力和深镀能力下降，镀液中的Fe离子不能沉淀，严重时镀层会出现黑灰色条纹，在滚镀槽内尤为明显。255、温度•氯化物镀锌的工作温度主要由光亮剂的性能决定，一般的氯化镀锌工艺在15~30℃。•随着镀液温度的变化，电流密度也要相应地调整。温度低时，电流密度应调整到工艺范围的中下限，温度高时电流密度应调整到工艺范围的中上限。266、电流密度•阴极电流密度的选择与主盐浓度高低、槽液温度高低、添加剂的品质和含量等有关。•在正常的工艺范围内，若采用过大的电流密度，镀层中夹杂过多的光亮剂，结晶粗大、镀层会发脆、甚至烧焦、钝化膜结合力差，影响耐蚀性；若电流密度过低，镀层结晶细致，但沉积速度慢，生产效率低。•氯化物镀锌的电流密度一般控制在0.8~2.5A/dm2277、搅拌的影响搅拌可降低阴极极化，使晶粒变粗；但可提高生产效率，此外，还可以增强整平剂的效果。8、基体金属性质的影响：镀层的结合力与基体金属的化学性质及晶体结构密切相关。如果基体金属电位负于沉积金属电位，就难以获得结合良好的镀层，甚至不能沉积。若材料（如不锈钢、铝等）易于钝化，不采取特殊活化措施也难心以得到高结合力的镀层。基体材料与沉积金属其晶体结构相匹配时，利于结晶初期的外延生长，易得到高结合力的镀层。289、镀件前处理质量的影响•镀件电镀前需对镀件表面作精整和清理，去除毛刺、夹砂、残渣、油脂、氧化皮、钝化膜，使基体金属露出洁净、活性的晶体表面。这样才能得到健全、致密、结合良好的镀层。前处理不当会导致镀层起皮、剥落、鼓泡、毛刺、发花等缺陷。前处理是保证电镀质量的前提，如果前提得不到保证，将无法保证后续加工的质量。29镀液的日常维护•1、零件镀前处理要彻底。否则除电镀质量不好外，还会污染镀液。•2、镀液一般每周分析一次，•3、调整锌离子•4、每天检查、调整PH值•5、根据生产情况适量补充添加剂。添加剂的补充应遵循“少加勤加”的原则。•6、清洗铜极时，应避免铜粉和铜的氧化物进入镀槽。•7、掉入镀槽的铁件或其他物品应及时打捞。•8、根据生产量的大小定期处理有机杂质、过滤槽液。30氯化物镀锌常见故障及解决方法（一）故障现象产生原因解决方法镀层粗糙、高电流密度区易烧焦1.主盐浓度过低2.添加剂不足3.温度过低4.阴极电流密度过大5.导电盐氯化钾浓度低6.阳极泥进行溶液7.溶液里有其它固体杂质1.增加主盐浓度2.补足添加剂3.升高槽液温度4.调整电流密度至合适的范围5.补加氯化钾至工艺规范6.用丙纶布包好阳极7.过滤杂质镀层起泡，与基体结合力差1.前处理不良2.添加剂含量过高3.酸洗时间太长4.硼酸含量太低5.阴极电流密度太长1.加强前处理2.用活性炭吸附除去3.减少酸洗时间，加入缓蚀剂4.补充硼酸含量至工艺规范5.调整电流密度至合适的范围31氯化镀锌常见故障及解决方法（二）故障现象产生原因解决方法镀层有黑色条纹或斑点1.前处理不良2.阴极电流密度太大3.导电盐氯化钾浓度低4.有铜杂质5.有机杂质过多6.主盐浓度太低1.加强前处理2.调整电流密度至合适范围3.补加氯化钾至工艺规范4.除去铜杂质5.除去有机杂质6.补充主盐至工艺规范沉积速度慢1.主盐浓度低2.PH值低3.有六价铬污染4.阴极电流密度低1.补充主盐至工艺规范2.调整PH值至5.5左右3.除去六价铬4.适当增加阴极电流密度32氯化镀锌常见故障及解决方法（三）故障现象产生原因解决方法低电流密度区镀层发暗、无光泽1.温度过高2.PH偏高3.阴极电流密度低4.添加剂不足5.主盐浓度过高6.氯化钾浓度低7.金属杂质过多1.降低温度2.用稀盐酸调整PH3.适当增加阴极电流密度4.补充添加剂5.稀释溶液，降低主盐浓度6.补充氯化钾至工艺规范7.除去金属杂质分散能力和深镀能力差1.主盐浓度过高2.氯化钾浓度低3.光亮剂不足4.重金属杂质过多5.有二价铁离子6.有机杂质污染1.稀释溶液，降低主盐浓度2.补加氯化钾至工艺规范3.补充光亮剂4.除去重金属杂质5.除去二价铁离子6.除去有机杂质33氯化镀锌常见故障及解决方法（四）故障现象产生原因解决方法镀层发灰无光泽1.光亮剂不足2.温度过高3.PH过高4.主盐浓度过高5.氯化钾浓度低6.硼酸浓度低7.阴极电流密底低1.补充光亮剂2.降低温度3.用稀盐酸调整4.稀释溶液，降低主盐浓度5.补加氯化钾至工艺规范6.补充硼酸7.适当增加阴极电流密度产生针孔、条纹状镀层或脆性镀层1.光亮剂失调2.氯化钾浓度高3.PH高4.固体杂质或有机杂质多1.用霍角槽调整光亮剂2.稀释溶液，降低氯化钾浓度3.用稀盐酸调整4.过滤或用活性炭吸附除去34钝化处理•镀锌后,一般要进行铬酸盐钝化,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（烘干）。•钝化的作用：•1、增加镀件表面的光亮性、•2、钝化膜呈现不同的色彩，有蓝白色、彩虹色、军绿色、黑色等，起到装饰性。•3、提高镀锌层的抗蚀能力，延长镀件的使用寿命，钝化件比非钝化件抗蚀性能提高8~10倍。35彩色钝化•彩色钝化主要是铬酐、硝酸、硫酸等强氧化剂使锌层表面形层致密的铬酸盐膜。故障现象产生原因解决方法不出现彩色或彩色极淡1.PH不在工艺范围内2.无Cr3+或Cr3+太低3.硫酸太低4.钝化时间太短5.镀层光亮性太差1.调整PH1~1.62.用锌板处理钝化液,提高Cr3+3.适当补加硫酸或硫酸盐4.适当延长钝化时间5.改善镀层光亮性膜层易脱落附着力不牢1.镀层夹杂过多活性剂2.钝化液PH过高3.硫酸偏低4.钝化时间太长5.钝化温度偏高6.钝化膜老化不够1.镀液用活性炭吸附处理2.补充硝酸、硫酸调整3.补充硫酸4.缩短钝化时间5.降低钝化温度6.钝化膜吹干、烘干老化膜层不光亮1.镀层不光亮2.出光液不正常3.硝酸偏低1.改善镀层光亮性2.调整出光液3.补加硝酸36军绿色钝化：也叫五酸钝化•影响军绿钝化质量的因素及注意事项：•1、镀层厚度太薄•2、钝化时要摇动、出钝化槽前功尽弃10S停止摇动，如不摇动钝化膜无光泽或呈灰绿色。•3、CrO3太少，钝化膜呈灰色•4、硝酸太少，钝化膜无光军绿色、•5、钝化膜稍带浅黄色，需加磷酸。•6、钝化时间过长需加硫酸。•7、适当清洗，停放时间太长钝化膜呈灰色且带微彩色，而水洗不充分易形成铬酸盐流痕。•8、如钝化不成军绿色，呈土黄色，可在镀液中加少量NaS。•9、钝化后应烘干老化，老化前应防止磕碰、划伤。37白色、蓝白色钝化•铬酐偏低时，钝化膜抗蚀性差；但过高时钝化膜出现轻微淡彩虹色，影响外观。•硝酸过低时，不光亮，发雾；过高时锌层溶解快，钝化膜不牢。•硫酸低时，钝化膜暗黑不牢；偏高时，锌溶解快，抗蚀性降低。•温度过高钝化膜发雾，应在室温下钝化。•钝化后在空气中停留5~1