電鍍故障的處理和除雜劑的正確使用

朱卓敏 王宗雄

電鍍故障的處理和除雜劑的正確使用

朱卓敏 王宗雄

0 前 言

在電鍍生產中，除了鍍液中常規成分組合、使用不當或工藝條件、范圍操作失誤外，人們常將那些影響鍍液性能及鍍層質量的因素稱為“雜質影響”。鍍液中的雜質有兩種：一種是無機雜質，另一種是有機雜質。所謂無機雜質，是指除主鹽離子以外的異金屬離子。電鍍溶液的維護與保養是很重要的，尤其是鍍液雜質的影響，雜質的來源非常復雜，出了故障要慎重考慮故障原因，加強檢查和分析后，才能采取相應措施，決不可盲目處理，否則會走彎路，電鍍故障得不到及時排除。

去除雜質排除電鍍故障、凈化鍍液通常有以下幾種方法：電解法、沉淀法、氧化還原法、活性炭吸附法、離子交換法和掩蔽配位法。以上幾種方法，除掩蔽法以外，有個共同弊病是必須停止正常生產，且處理時間長，又損耗大量的主鹽。

1 電解法

實際上就是電鍍，不同的是用小電流密度，陰極不是掛要加工的零件，而是掛瓦楞形鐵板或鐵絲網，陰極電流密度控制在0.1～0.5 A/dm2。在通電的情況下，使異金屬雜質在陰極電解板上沉積，目的是要去除鍍液中的雜質，但是在電解去除雜質的同時，往往也伴隨有溶液中主要金屬離子的放電沉積。為了提高去除雜質的速率，減慢溶液中主要金屬離子的沉積速率，就要注意電解處理的操作條件。電解用的陰極面積要盡可能大，用電解法去除雜質，大多是在陰極表面上進行的，所以增大陰極面積，可以提高去除雜質的效率。此方法一般應用于新配制的鍍液。

2 沉淀法

也稱高pH沉淀法或難溶鹽沉淀法，適用于弱酸性的鍍液。如光亮鍍鎳、酸性光亮鍍銅、酸性鍍鋅等。沉淀法一般來說，應在氧化還原法的配合下，結合活性炭吸附法共同進行。高pH沉淀法或難溶鹽沉淀法，用堿提高鍍液的pH值，使鍍液中的金屬雜質生成難溶于水的氫氧化物沉淀。如：在鍍鎳溶液中處理鐵、銅、鋅雜質。

沉淀處理時，一般應將鍍液加熱，pH值應調節到6左右，以加快沉淀反應速度和增大沉淀顆粒，使之易于過濾。處理時應強烈攪拌，以促使沉淀劑與雜質作用。沉淀劑加入量不宜太多，以避免主鹽損失較多而增加處理費用。

3 氧化還原法

此法利用氧化還原的原理，選用適當的氧化劑加入溶液，將雜質氧化除掉或氧化為相對無害的物質，或者氧化成容易用其他方法除去的物質。

例一：某些電鍍液中，部分有機雜質會造成鍍液故障，它可以用雙氧水或高錳酸鉀氧化為CO2和H2O，或氧化為容易被活性炭吸附除去的物質。

例二：銅鎳鉻生產線上，氰化鍍銅液中，經常會帶入六價鉻，而六價鉻在大多數的鍍液中，會降低電流效率，有時甚至使鍍件的低電流密度區鍍不上鍍層，危害性較大。在某些情況下，可以用連二亞硫酸鈉(保險粉)作還原劑，將六價鉻還原成三價鉻。在某些鍍液中，少量的三價鉻對鍍液影響不大，則可以不必除去。但在有些鍍液中三價鉻也有影響，那就應提高鍍液pH值，使生成Cr(OH)3沉淀或用其他方法將其除去。

例三：在酸性鍍鋅液或鍍鋅合金的鍍液中，有銅雜質或鉛雜質影響時，可以用鋅粉置換，將它們還原為金屬銅或金屬鉛，然后過濾除去。

例四：在酸性鍍鎳溶液中有銅雜質是普遍存在的現象。其處理方法也有多種，可以用電解法，也可用氧化還原法、沉淀法或掩蔽法。據了解，處理酸性鍍鎳溶液中銅雜質時所用的氧化還原劑可分含硫和不含硫二大類，如果鍍鎳后要鍍鉻的，就不能選用含硫的除銅劑，因為含硫的鎳層會使后續套鉻發花，嚴重的會鍍不上鉻。用掩蔽法的除銅劑基本上含硫，由義烏都得益公司生產的ZS除銅粉不含硫，是鍍銅鎳鉻生產線上鍍鎳溶液除銅雜質的理想產品，每1mg約可除銅雜質5 mg。

4 活性炭吸附法

活性炭是一種固體吸附劑，它對氣體、液體和固體微粒(吸附質)都有一定吸附能力。凈化鍍液時，活性炭的用量，應根據有機雜質污染的程度而定，較少的有機雜質只需用1 g/L左右的活性炭就可以了；當有較多的有機雜質時需兩次活性炭吸附（第一次加3 g/L活性炭，攪拌、靜止、過濾；第2次加2 g/L活性炭，攪拌、靜止、過濾）。為了更好地去除難吸附的有機雜質，在用活性炭處理前，先用氧化劑(雙氧水)進行氧化處理（把長鏈有機分子雜質，先氧化成容易被活性炭吸附的短鏈分子的有機雜質），即所謂氧化劑·活性炭聯合處理（常用的是雙氧水·活性炭處理）。

5 離子交換法

它是利用離子交換樹脂上有一種可交換的離子，與溶液中的離子進行交換。當需要交換除去溶液中的陽離子時，就采用陽離子交換樹脂。反之，用陰離子交換樹脂。

6 掩蔽配位法

掩蔽法是向鍍液中加入一種對雜質起掩蔽作用的掩蔽劑，從而消除雜質有害影響的方法。這種方法既不需要過濾鍍液，又不需要其他處理設備，是一種簡便可行的好方法。掩蔽劑能使雜質異金屬離子與主鹽金屬離子共沉積而形成合金，因而使用方便，加入適量掩蔽劑后攪拌片刻，有害影響立即消失，可獲得全光亮的鍍層，特別適用于生產任務緊時的應急性處理，并且不損耗主鹽。這些掩蔽劑既不與有害雜質生成沉淀，也不需要用活性炭等其他方法作進一步的處理，所以這是凈化鍍液最簡便的方法，也是目前最常用的方法。

6.1 掩蔽法在酸性鍍鎳液除去雜質中應用

目前市面上針對鍍鎳溶液的各種掩蔽法除雜劑較多，但鍍鎳溶液中各種雜質產生的幾率也較高。銅、鋅、鉻（Ⅵ）、鉛、鐵是光亮鍍鎳液中的有害雜質，它們在鍍液中的規定含量為：Cu2+0.01～0.05 g/L，Zn2+0.02 g/L，Fe2+0.05 g/L，Cr(Ⅵ)0.01 g/L。若超過規定值，則鍍層出現粗糙、麻點和黑條紋等現象。

鍍鎳掩蔽法除雜劑有綜合型除雜劑，也有針對單一異金屬的如：除銅劑、除鋅劑、除鐵劑、除鉻劑等。這些針對單一異金屬的除雜劑對號入座，造成的影響作用顯著，對其他雜質的作用就不如綜合除雜劑。

根據大多數廠的經驗數據表明，每用氧化還原法和沉淀法大處理一次，平均要損耗硫酸鎳＞30 g/L。還需加雙氧水和活性炭，而且需停產。因此，經濟損失不小。只要仔細算一算，就可得出結論。酸性鍍鎳溶液中平時補加適量的、對號除雜劑，可延長大處理周期，百利無害。對于被少量六價鉻污染的鍍鎳液，可以用“ZS鍍鎳除鉻劑”（義烏都得益公司產品）解決，無須停產，添加后立竿見影，馬上恢復正常生產。

例：鋼鐵零件直接滾鍍鎳或管狀工件鍍鎳，眾所周知，鋼鐵在酸性的溶液中是很容易腐蝕溶解的，特別是鋼鐵管狀工件鍍鎳，外面鍍上鎳后，由鎳層的保護、使鋼鐵件不會腐蝕溶解。但內壁深處是鍍不上鎳層的，而且長時間地浸泡在酸性溶液中，零件電鍍多長的時間，也等于鋼鐵零件在酸性溶液中腐蝕溶解了多長的時間。這樣，就會產生大量的Fe2+雜質。當Fe2+＞0.05 g/L時，使鍍層粗糙、出現針孔和脆性增大，鍍層的孔隙率增加，光亮度下降，原始經典處理有二個方法：

（1）電解法：瓦楞形鐵板或鐵絲網小電流密度電解，使鐵雜質沉積在陰極上，同時也會使大量的鎳離子與鐵雜質一起共沉積，而且需較長時間的電解，又不能夠完全去除鐵雜質，既耗時又耗去大量的鎳鹽。

（2）氧化還原法加沉淀法：去除鍍鎳液中的鐵雜質，一般也是用調高pH值處理。先加30%的雙氧水1mL/L，將Fe2+氧化為Fe3+，然后加熱至65～70 ℃，加入CaCO3（或BaCO3）提高pH值至6左右，攪拌30～60 min，趁熱過濾除去沉淀，再調整鍍鎳液的pH值和成分濃度后，即可正常鍍鎳。然而，在鍍鎳溶液中生成Fe(OH)3沉淀的同時，部分主鹽（硫酸鎳）在氧化劑的作用下生成Ni(OH)3沉淀，經實驗證明，主鹽損失大于30 g/L，而且主鹽越高的溶液失去的主鹽越多。

相比用“ZS鍍鎳除鐵劑”來處理此類故障就大不同了，它是采用掩蔽配位法來處理鐵雜質，其原理是改變了鐵雜質的沉積電位，使鐵雜質能與鎳離子共沉積，并以鎳鐵合金鍍層的形式來凈化鎳溶液中的鐵雜質。所以無須過濾設備，不必停產和小電流電解，只要加入ZS鍍鎳除鐵劑后略經攪拌，即可正常生產。

6.2 掩蔽法在酸性鍍銅液除雜中的應用

6.2.1 酸性鍍銅液中雜質的由來

酸性光亮鍍銅生產中出現的故障原因很多，其中有的是光亮劑添加過多引起有機雜質的問題，還有就是溶液中無機雜質過多的問題等。

（1）有機雜質的處理：對鍍銅液中的光亮劑，通常是采取勤加、少加的原則，避免一次性加入過多的光亮劑。如果光亮劑加入量過多，或者在鍍銅液溫度高時光亮劑足量，但在鍍銅液冷卻下來后則光亮劑就顯得過量了，這時的光亮劑就起到了有機雜質的影響。在電鍍零件的低電流密度區出現亮與不亮的明顯分界，復雜零件的深凹處鍍銅層發花，甚至鍍層上有銅粉末狀析出物等故障。銅粉是銅鍍液中的一價銅離子所形成的，會引發鍍銅層粗糙、毛刺和銅粉脫落形成的針孔現象。如果是鍍液中一價銅引起了低電流密度區鍍層不亮，可在霍爾槽內加入適量雙氧水，觀察低電流密度區鍍層的光亮度是否改善，如有改善，就表明鍍液中一價銅較多，否則就不是一價銅的問題。

（2）銅粉的產生途徑是由磷銅陽極中磷含量和鍍液中氯離子的含量不標準而生成的。如果銅陽極中含磷量低，電鍍時陽極表面難以形成棕黑色的膜，這樣“銅粉”就多，并會有一價銅溶解進入。如果添加雙氧水后故障消失，但過了一會兒故障又重新出現，需要再加雙氧水才能消除故障。這表明鍍液中很容易產生一價銅，那就要檢查陽極。如果陽極在正常電流密度下，其表面沒有棕黑色膜存在，就說明該陽極質量不好或含磷量太少，應予更換。

（3）氯離子的含量過低或過高都能產生一價銅，氯離子太低就不能充分與一價銅離子結合，銅在形成二價銅離子的過程中就不能充分將一價銅離子(氯化亞銅)轉換成二價銅離子(硫酸銅)，形成銅粉；氯離子太高，會形成過量的氯化亞銅，產生歧化反應2Cu+=Cu+Cu2+，形成銅粉。

6.2.2 雙氧水處理法的局限性

適量的氧化劑（雙氧水）能除去有機雜質和暫時分解一價銅。過量添加可能會造成鍍液中整體光亮劑比例的失調，加入的氧化劑破壞鍍銅液中有機雜質時，務必加熱到55～65 ℃，強烈攪拌0.5 h以上，否則一是氧化不徹底，二是殘存物除不盡。稍不慎可能未除盡有機雜質，甚至會使后加入的光亮劑再度被破壞，短時間很難調至正常。

6.2.3 掩蔽法綜合型除雜劑

ZS酸銅除雜去氯劑（義烏都得益公司研發的產品）是一種多功能綜合型除雜劑，能有效除去酸銅鍍液中有機雜質，使一價銅迅速成配位化合物沉淀，并有隱蔽氯離子和消除鐵雜質的功能。

6.2.4 鐵雜質的處理

（1）酸性鍍銅液中鐵雜質的來源，主要是鋼鐵零件不慎掉入鍍槽，在酸性鍍液中溶解而產生鐵雜質。在電鍍管狀鋼鐵零件時，也容易產生大量鐵雜質，因為管狀鋼鐵零件的內孔很難上鍍層，但又浸泡在酸性溶液中，可以說外面上多厚的鍍層，內孔就能溶解同等的厚度，而溶解了的鐵離子就是鐵雜質。鐵雜質會降低鍍銅液的陰極電流效率，較多的鐵雜質會影響鍍銅層的結構，形成不均勻的光亮鍍銅層。

（2）傳統的去除鐵雜質方法：在鍍液中加入1～2 mL/L 30%的雙氧水，使鍍液中Fe2+氧化為Fe3+；將鍍液加熱至50～60 ℃，在攪拌條件下，用Cu(OH)2提高鍍液的pH值至5.0，使鍍液中Fe3+生成Fe(OH)沉淀，或稀釋鍍液來降低鐵雜質的含量（稀釋后再補充其他成分)。提高pH值使鐵離子生成氫氧化鐵的同時，鍍液中的部分銅離子也變成氧化銅粉，與氫氧化鐵一起沉淀。造成主鹽（硫酸銅）大量流失，而且硫酸銅含量越高，損失的主鹽越多。

6.2.5 ZS酸銅處理劑（除藍膜劑）

這是一種新型酸性光亮鍍銅除雜劑，適用于染料型光亮劑酸銅溶液。由于不易發現酸銅鍍層異常現象，卻出現在亮鎳鍍層上的藍霧現象，實際是酸銅故障。此時，可選用酸銅處理劑（去藍膜劑）對溶液進行處理，選用該處理劑對溶液進行處理，使用簡便，無需停產并有立竿見影效果。使用方法：添加量0.05～0.10 g/L，用適量蒸餾水把粉劑溶解后加入酸銅溶液中，攪拌均勻即可。用該處理劑替代雙氧水處理酸銅槽后，其效果更佳，不必擔心溶液中殘留雙氧水。

6.2.6 ZS酸性光亮鍍銅除麻劑

鍍銅層上的麻點，有時在鍍前處理過的毛坯上或預鍍銅層上就有了，但當時還看不出來，經過鍍光亮銅后，由于鍍銅層比較光亮，麻點就比較明顯了。吸附在零件表面上一些小油滴（油滴在空氣中容易干燥），導致鍍銅層出現麻點。使用染料型光亮劑也會因為光亮劑不平衡或光亮劑配比不當而出現麻點，ZS酸性光亮鍍銅除麻劑，能有效除去酸性光亮鍍銅出現的麻點、麻砂，無須停產處理，不損耗主鹽，不影響生產。

6.2.7 ZS除鉻劑

在鍍銅鎳鉻生產線上，由于鉻槽的鉻霧漂落入酸銅槽，掛具鉤帶了鍍鉻液而清洗不干凈，操作工人的手套帶鉻液等，鉻液就這樣進入鍍銅液，鍍液中的六價鉻會顯著降低陰極電流效率，鍍液中六價鉻含量更高時，低電流密度區鍍不上鍍層，高電流密度區鍍層脆裂。嚴重時，整個陰極表面上得不到鍍層。ZS除鉻劑 能使鍍液中有害的六價鉻轉變成無害的三價鉻。

6.2.8 掩蔽劑

掩蔽劑既不與有害雜質生成沉淀，也不需要用活性炭等其他方法作進一步的處理，所以這是凈化鍍液最簡便的方法。現在有效的掩蔽劑不多，各種鍍種、各種各樣的電鍍工藝都需要類似的掩蔽劑來凈化鍍液。若能開發出更多更好的掩蔽劑，故障處理就會更簡便，凈化鍍液的成本也會更低廉。