鋅酸鹽鍍鋅工藝的故障原因與處理方法：鋅酸鹽鍍鋅中陽極板引起的故障
在一個工廠的實際生產(chǎn)中，發(fā)現(xiàn)鋅酸鹽鍍鋅液中可能是鍍液中雜質(zhì)的影響，造成了鍍鋅層粗糙、灰暗、無光澤，甚至鍍不上的故障。但是在解決這個故障過程中，先是調(diào)整鍍液中的氧化鋅和氫氧化鈉的比例，調(diào)整添加劑和光亮劑的含量，然后再電解處理幾小時等措施。但是鍍鋅層的質(zhì)量仍然沒有獲得好轉(zhuǎn)，在大電流密度下電鍍，使得零件的邊角燒焦，有鍍層的部位也比較粗糙，鍍液的分散能力和深鍍能力極差，鍍層經(jīng)硝酸出光后，表面呈黑褐色。怎么辦?消除鍍液中雜質(zhì)最好的方法是對鍍液進行去雜質(zhì)處理：在鍍液中加入鋅粉29／L，活性炭29／L，經(jīng)過攪拌、靜置、過濾，然后進行鍍液成分分析，調(diào)整成分到工藝規(guī)范范圍，鍍液恢復(fù)了正常，鍍鋅層的質(zhì)量達到了要求。
但是，沒過幾天，沒有補充其他成分，鍍層又出現(xiàn)了上述故障，這種情況下分析雜質(zhì)的來源可能是鋅陽極所為，把鋅陽極從鍍液中取出，發(fā)現(xiàn)表面有異常發(fā)藍現(xiàn)象，用水沖洗和用刷子刷洗后，鋅陽極表面呈現(xiàn)出黑點，把這種黑點進行分析，發(fā)現(xiàn)是有機物的焦化和金屬雜質(zhì)，檢查發(fā)現(xiàn)，這些物質(zhì)是在澆鑄鋅陽極時造成的，問題找到了，更換了電鍍槽內(nèi)的鋅陽極，徹底排除了這種電鍍鋅的故障。
鋅陽極引起的電鍍故障問題不只是一二例，某廠建成了32000L鍍液的大型自動鍍鋅線，選用了ACF一Ⅱ堿性無氰鍍鋅工藝。該工藝具有優(yōu)良的分散和深鍍能力，電流密度范圍寬，鍍層光亮度與鉀鹽鍍鋅相近，鍍層與基體結(jié)合牢固，鈍化膜附著力極好，彩色和深色鈍化膜鍍層耐腐蝕能力強等性能特點。但是在新配鍍液開始批量生產(chǎn)時，很快發(fā)現(xiàn)形狀復(fù)雜的零件朝上的內(nèi)腔和低電流區(qū)存在嚴重的鍍層粗糙、發(fā)黑現(xiàn)象，而此現(xiàn)象在小試中均從未發(fā)現(xiàn)。
經(jīng)過分析和試驗，排除了這種鍍鋅液的成分失調(diào)、循環(huán)過濾差以及可能存在重金屬雜質(zhì)等情況，初步判定產(chǎn)生故障的根源在陽極的Zn板。因為觀察鍍液中的Zn板發(fā)現(xiàn)，其表面有一層厚密的黑色細粉狀物質(zhì)，而同時懸掛的不溶性鐵板則未見任何異常。
將Zn陽極板取出，進行酸洗、擦拭干凈后重新放入鍍槽中，繼續(xù)電鍍，零件內(nèi)腔和低電流區(qū)的上述癥狀明顯減輕。但隨著電鍍時間的延長，Zn陽極表面的黑色細粉狀物質(zhì)逐漸增多，故障又重新出現(xiàn)，從而最終確定故障原因是，Zn板表面的黑色細粉狀物質(zhì)沉落于朝向上方的零件內(nèi)腔和低電流區(qū)，再加上鍍液的均鍍能力好，零件內(nèi)腔和低電流區(qū)鍍層在細粉的不斷沉落中快速沉積，故形成粗糙發(fā)黑的不合格鍍層(零件外部和高電流區(qū)因極化較大和不易沉落黑色細粉物質(zhì)，鍍層屬于正常沉積，所以鍍層尚好)。刮下Zn陽極表面的黑色細粉狀物質(zhì)進行分析拔現(xiàn)該物質(zhì)是鐵元素。正是由于鐵粉末不斷從陽極板表面以固體微粒形式脫離下來落入鍍鋅溶液，才造成了電鍍復(fù)雜零件時內(nèi)腔和低電流區(qū)的粗糙、發(fā)黑現(xiàn)象。
那么，Zn陽極板中的鐵來源于何處呢?通過對制作鋅陽極板的鋅錠進行分析檢測，所用鋅錠成分完全符合國家標準。其鐵含量為痕量，根本不會造成Zn陽極溶解過程中細粉狀鐵末不斷析出。再對鋅陽極熔鑄各工藝環(huán)節(jié)進行檢查，發(fā)現(xiàn)Zn陽極中的鐵雜質(zhì)來源于熔鑄Zn板的過程。
鋅錠首先經(jīng)加熱熔融后，將鋅水倒人模具中，冷卻脫模后即制得Zn陽極板。在鋅錠熔融過程中，使用的鋅鍋由碳鋼制作，鋅鍋壁從外至里，Zn含量依次升高，F(xiàn)e含量依次降低Zn有自鋅液向鍋壁外層擴散的傾向，而Fe有自鍋壁向 Zn液擴散的傾向。而且鋅鍋內(nèi)壁的Fe向熔融鋅液的擴散量和擴散速度，隨著鍋壁鋼材中Si含量超過0．03％而急劇增長，也隨著熔融Zn液的溫度超過460℃明顯增長。
熔鑄Zn陽極板的鋅鍋若用普通碳鋼焊制，其鋼板的Si含量一般為0．3％左右，遠高于適宜做熱鍍鋅鍋的低碳痕Si鋼中的Si含量，并且熔鋅溫度又控制不好，從而造成了鍋壁中的Fe強烈地向鍋內(nèi)熔融的Zn中擴散，使Zn中Fe含量隨著熔Zn時間的延長而成倍地增加，故而所鑄造出的Zn陽極板中含有較多的Fe雜質(zhì)。
由于Fe雜質(zhì)是以擴散方式進人Zn中，這樣在陽極Zn板中含有的Fe就分散的特別細密。當Zn陽極板在鍍鋅溶液中發(fā)生溶解時，而分散細密的Fe在強堿性鍍鋅液中處于鈍態(tài)，不能以離子狀態(tài)溶入鍍鋅液中。隨著Zn陽極板的溶解，F(xiàn)e以固體微粒形式逐漸地彌散進入鍍液中。由于顆粒過于細小，一般循環(huán)過濾器的作用不甚顯著。這樣在不斷沉落鐵微粒的情況下鍍鋅，使得快速沉積的零件內(nèi)腔和低電流區(qū)產(chǎn)生了粗糙、發(fā)黑的現(xiàn)象。
問題找到了，采取更換鋅陽極或者改進制備鋅陽極的工藝(采用低碳痕Si型的鋼鐵材料制成熔融Zn錠的鋅鍋，嚴格控制熔Zn溫度等)，從而消除了鋅酸鹽鍍鋅零件出現(xiàn)的內(nèi)腔和低電流區(qū)的粗糙、發(fā)黑現(xiàn)象。為了防止其他固體微粒的影響，用250目以上耐強堿的濾布(如丙綸)，經(jīng)雙線縫口制作Zn陽極袋，套在Zn陽極板上，徹底隔絕鑄造Zn板析出的細微粉，并每隔3個月取出陽極袋用鹽酸清洗一次，徹底避免了這種鍍鋅故障的發(fā)生。