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電鍍故障分析與處理
沈亞光
(上海陽城路283弄71號102室,上海200436)
中圖分類號:TQ 153 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B 文章編號:1000-4742(2010)05-0040-03
0 前言
最近走訪了各地?cái)?shù)十家電鍍廠,學(xué)到了一些經(jīng)驗(yàn),也看到一些問題。鍍液一旦出現(xiàn)故障,多數(shù)操作人員是從電鍍添加劑著手。但是,電鍍過程中除添加劑以外,其它因素造成的故障也是不少的。因此,研究各種電鍍故障分析處理的方法極其重要。
1 故障的類型
1.1 結(jié)合力不好
結(jié)合力不好有下列幾種情況:
(1)底層結(jié)合力不好,該情況大都是前處理不良、基體金屬上的油污或氧化膜未除盡造成的。
(2)前處理工序中的表面活性劑黏附在基體表面未清洗干凈。
(3)有些工廠除銹酸的濃度高或不加緩蝕劑也會造成結(jié)合力不佳。
1.2 脆性
造成脆性的最大原因可能是鍍液中有機(jī)雜質(zhì)或有機(jī)添加劑過多所致。有的操作人員把添加劑看作是萬能靈藥,鍍層一有問題就加添加劑。添加劑比例失調(diào)或超過允許上限就會造成鍍層脆性。另外,pH值不正常和重金屬離子對鍍液的污染,也會造成脆性。
鍍層脆性與結(jié)合力不好有時(shí)很難區(qū)別。一般可這樣區(qū)別:結(jié)合力不好的鍍層,能從基體金屬上成片撕下,彎曲時(shí)鍍層不會成粒屑飛出,薄型鍍件無嘶嘶聲;有脆性的鍍層,剝落時(shí)鍍層不能成片撕下,彎曲時(shí)鍍層成粒屑飛出,薄型鍍件有嘶嘶聲。
1.3 針孔
針孔在鍍亮鎳及光亮酸銅中最多見,通常見到的針孔有下列三種情況:
(1)因析氫造成的針孔是錐形的。
(2)因油污和有機(jī)雜質(zhì)造成的針孔是細(xì)密不規(guī)則的。
(3)基體金屬的小凹點(diǎn)所造成的針孔無規(guī)則,如蒼蠅腳趾,很難認(rèn)定,須經(jīng)試驗(yàn)和觀看基體表面才能確定。
1.4 毛刺
與針孔不同,可用濕紙揩擦故障處,如故障表面沾有紙屑的是毛刺,不沾紙屑的是針孔。造成毛刺的主要原因是固體雜質(zhì)。
(1)鍍件本身帶入鍍液的固體雜質(zhì),如鐵屑;先涂漆后電鍍時(shí),漆膜腐蝕下來的漆粒。
(2)外界混入或陽極溶解時(shí)帶入的固體雜質(zhì)。建議陽極必須用陽極袋包扎。
1.5 發(fā)花
發(fā)花主要是鍍液成分、光亮劑及表面活性劑(如十二烷基硫酸鈉)等比例失調(diào)造成的。同時(shí),鍍液中沾有雜質(zhì)或鍍前上道工序清洗不良也會造成發(fā)花。
1.6 泛點(diǎn)
堿性鍍液殘留在基體金屬細(xì)孔內(nèi)易于造成泛點(diǎn),如堿性鍍鋅、堿性鍍錫等。對于某些含有機(jī)物較多的鍍液也會造成泛點(diǎn),如氯化物鍍鋅、酸性鍍錫。另外,三價(jià)鉻藍(lán)白鈍化鍍后清洗不干凈以及水質(zhì)不好都會造成泛點(diǎn)。有些工廠采取一些方法解決泛點(diǎn),如堿性鍍鋅采用檸檬酸中和,酸性鍍錫采用磷酸三鈉,鍍鋅鈍化用水溶性封閉劑,均取得一些效果。
1.7 燒焦發(fā)黑
造成燒焦發(fā)黑的原因可能有下列幾種:
(1)電流密度太大。
(2)溫度不在工藝范圍內(nèi)。
(3)鍍液中主鹽的濃度太低。
(4)添加劑比例失調(diào)。
(5)鍍鉻槽電流波形有問題。
1.8 低電流密度區(qū)不亮
造成低電流密度區(qū)不亮的原因可能有下列幾種:
(1)鍍液中金屬雜質(zhì)污染,如鍍鎳中銅、鋅、鉛雜質(zhì)的污染。
(2)光亮劑比例失調(diào)或光亮劑的質(zhì)量存在問題。
(3)掛具接觸不良或掛具使用時(shí)間較長。
(4)電流密度不在工藝范圍內(nèi)。
2 故障處理方法
2.1 分析范圍
(1)鍍前處理
包括磨光、拋光、擦光、化學(xué)除油、電解去油、酸洗、弱腐蝕、光亮浸蝕、中和,必須經(jīng)常測試,保持中和液的濃度,往往一些工廠不重視清洗。
(2)鍍后處理
清洗尤其是自動線上的流動水長期使用不更換,會因清洗水不凈而造成質(zhì)量問題。最后一道清洗最好不要用空氣攪拌。
(3)電鍍過程
包括鍍液成分、鍍液故障、操作失當(dāng)、清洗、陽極、導(dǎo)電接觸、設(shè)備、過濾效果、壓縮空氣凈化等。
(4)環(huán)境污染
空氣中有化學(xué)酸霧及其他化學(xué)氣體、灰塵、煙霧等。
2.2 分析步驟
(1)排列可能的情況,仔細(xì)分析故障產(chǎn)生原因。
(2)通過試驗(yàn),逐項(xiàng)驗(yàn)證,排除不存在的因素。
①檢查各道工序;
②檢查設(shè)備及導(dǎo)電接觸(包括掛具);
③小槽試驗(yàn)樣板,以角陰極和赫爾槽試驗(yàn)為主;
④跳槽試驗(yàn),主要在多層電鍍中,確定故障之所在;
⑤溶液中有害雜質(zhì)定性;
⑥水源及環(huán)境的污染情況;
⑦化工原料不純;
⑧陽極不純。
(3)確定實(shí)際原因,進(jìn)行驗(yàn)證。
(4)“對癥下藥”,采取措施。
2.3 鍍液處理
(1)成分失調(diào)
鍍液必須定期分析,根據(jù)分析結(jié)果及時(shí)調(diào)整鍍液組成,保持鍍液成分在工藝范圍內(nèi)。
(2)有機(jī)雜質(zhì)
用氧化劑破壞,再用活性炭吸附有機(jī)物。一般常用的氧化劑有:H2O2,KMnO4,(NH4)2S2O3等。使用時(shí)應(yīng)考慮氧化劑的副產(chǎn)物對鍍液有無影響。屬于蛋白質(zhì)類的膠類有機(jī)物可用丹寧酸處理,使之形成絮狀沉淀除去。
(3)金屬雜質(zhì)
①電解法,如鍍鎳液可用電解法去除銅、鉛雜質(zhì)。
②堿化沉淀法,如調(diào)高鍍鎳液的pH值,使三價(jià)鐵沉淀。
③硫化沉淀法,如鍍鋅液中用硫化鈉、硫化鉀沉淀銅、鉛雜質(zhì)。
④置換法,如鍍鋅液用鋅粉置換銅雜質(zhì)。
⑤配位沉淀法,如鍍鎳液用QT去銅劑。
⑥離子交換法,如鍍硬鉻液用陽離子樹脂交換法去除鍍液中的三價(jià)鐵和三價(jià)鉻。 ⑦氧化沉淀法,如鍍鎳液用雙氧水將二價(jià)鐵氧化成三價(jià)鐵,以便于生成氫氧化鐵沉淀。
⑧結(jié)合掩蔽法,如鍍鎳液用TPP配位掩蔽鋅離子、銅離子;鍍鎳-鐵合金液用檸檬酸配位掩蔽三價(jià)鐵離子。
⑨現(xiàn)市場上有各種除雜劑供應(yīng),應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇,最好先進(jìn)行小試,再使用。如將BN-A萬用除雜水用于鍍鎳液,效果不錯。
(4)氧化劑的去除
如鍍鎳液中含有鉻時(shí),可用保險(xiǎn)粉還原。其處理過程如下:先將鍍液用硫酸酸化至pH值為3,在不斷攪拌下加入保險(xiǎn)粉0.02~0.40 g/L,加熱至60°C,攪拌1 h左右;然后調(diào)整鍍液pH值至6,靜止數(shù)小時(shí)后過濾,濾后在鍍液中加入適量雙氧水,除去多余的保險(xiǎn)粉;最后用硫酸調(diào)整鍍液pH值至正常值,進(jìn)行電解試鍍。
(5)電解處理的要求及方法
①電解時(shí)必須用瓦楞陰極;
②電解時(shí)必須劇烈攪拌,否則離陰極較遠(yuǎn)的鍍液處理不干凈;
③電解時(shí)應(yīng)采用適合的電流密度,金屬雜質(zhì)電位較負(fù)的應(yīng)用較大的電流密度;金屬雜質(zhì)電位較正的應(yīng)用較小的電流密度;
④電解2~3 h后應(yīng)更換陰極,不然,在陰極上沉積的金屬可能剝落下來,掉到鍍液中重新污染鍍液;
⑤調(diào)換不純的陽極,有的故障本身是由于陽極不純造成的;
⑥選擇適當(dāng)?shù)膒H值;
⑦處理時(shí)間要通過小槽試驗(yàn)推算。
3 故障檢查方法
(1)鍍前處理的問題
仔細(xì)查看鍍前處理后鍍件的情況。要求鍍件表面完全干凈,全部潤濕,不得掛有水滴,也不能有殘存的氧化皮。
(2)基體材料的問題
在實(shí)驗(yàn)室中,將用除油除蠟劑仔細(xì)擦凈后的零件放在新配的前處理溶液中,嚴(yán)格按操作條件處理后,放在經(jīng)過認(rèn)真凈化處理過的鍍液中作小型鍍槽試鍍,再作鑒定。
(3)設(shè)備的問題
掛具接觸和導(dǎo)電情況要認(rèn)真對待,可用小電珠檢查。
(4)鍍液的問題
鍍液成分應(yīng)定期分析化驗(yàn),根據(jù)分析結(jié)果及時(shí)調(diào)整鍍液成分的濃度。添加劑的濃度可用赫爾槽及角陰極試驗(yàn)來判斷;有機(jī)物的濃度可用灼燒法來確定;金屬雜質(zhì)可用化學(xué)定性分析法或儀器測定,也可用赫爾槽試驗(yàn)來判斷。
多層連續(xù)電鍍,必須首先判斷是哪一個(gè)鍍槽中的問題。
(5)工藝規(guī)范的問題
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