低氰鍍鋅與高氰鍍鋅的工藝應用探討

熊俊

摘 要：該文對低氰鍍鋅與高氰鍍鋅的工藝流程及規范應用進行了相關對比，深入分析了電解液的相關成分及主要作用，并對相關電解液的維護與調整進行了說明，提出了生產中經常出現的故障并給出相關故障排除方法，并提出了高氰鍍鋅向低氰鍍鋅工藝轉化的方法，通過試樣對比低氰鍍鋅與高氰鍍鋅的鍍層質量，分析低氰鍍鋅與高氰鍍鋅的工藝優缺點，提出了低氰鍍鋅將來發展趨勢。

關鍵詞：低氰 高氰 鍍鋅

中圖分類號：TQ15 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）09（c）-0054-02

電鍍鋅層結晶細致光亮，耐蝕性好，與基體的結合力強。含氰鍍鋅溶液穩定，陰極極化高，分散能力和覆蓋能力好，對雜質容忍度高；由于它是堿性鍍液，有除油和活化能力，對設備腐蝕性小，所以氰化鍍鋅工藝在航空零件的表面處理中一直占主要地位。但該工藝最大缺點是鍍液中的氰化物為劇毒化學品，無論是生產、儲存還是運輸和使用，都對環境和使用人構成極大的威脅。盡管氰化物廢水并不難處理，由于清洗工藝流程的設計和實際操作上的原因，我國含氰廢水的初始濃度都很高，加上很多電鍍廠沒有實現廢水分流，使實際處理效果不良，含氰電鍍廢水仍然是一個嚴重的污染源。當前民用的無氰鍍鋅工藝，因為其氫脆傾向性大的缺陷而無法用于航空制造業。因此，在航空表面處理中一直采用氰化鍍鋅工藝，并且是高濃度氰化鍍鋅體系。

筆者曾長期從事無氰鍍鋅以及低氰鍍鋅的學習及試驗，現聯系目前工廠高氰鍍鋅的工作實踐，對低氰鍍鋅電解液與高氰鍍鋅電解液的工藝應用進行了對比，并提出了高氰電解液向低氰電解液的轉化方法。

1 氰化鍍鋅工藝流程及其規范

1.1 工藝流程

低氰鍍鋅與高氰鍍鋅的工藝流程基本相似，這里將介紹一下氰化鍍鋅的工藝流程，具體如下。

鍍前驗收→除油→消除應力→掛裝→電解除油→熱水洗→冷水洗→弱浸蝕→冷水洗→中和→冷水洗→鍍鋅→冷水洗→熱水洗→吹干→除氫→冷水洗→活化→冷水洗→出光→冷水洗→鈍化→冷水洗→冷水洗→拆卸→吹干→檢驗→油封（按需進行）。

1.2 槽液配方及工藝參數

高氰鍍鋅與低氰鍍鋅溶液所含溶質成分基本一致，各組分所起作用也基本相同，主要區別是溶質含量不一樣，由表1可知，低氰鍍鋅中氰化鈉含量遠小于高氰鍍鋅氰化鈉含量。

2 氰化鍍鋅液各成的作用

（1）ZnO。主鹽鋅酸鈉是由ZnO與NaOH作用生成鋅酸鹽的絡合物，成為電鍍鋅溶液的主鹽。鋅含量夏季可稍高，冬季則低些為好。當其濃度增加時，會使陰極電流效率提高，但鋅層光亮區變差，且鋅層易起泡。

（2）NaCN。氰化鈉是主要的絡合劑，過量的氰化鈉存在還能保持鉻鹽的穩定性，增加陰極極化作用，改善電解液的分散能力，使鍍層結晶細致，同時能加速陽極溶解，防止陽極鈍化。

（3）NaOH。常以游離苛性鈉形式存在，可有效防止鋅酸鹽水解，穩定電解液，提高電解液導電性，改善分散能力。當NaOH含量過低時，鍍液導電性降低，引起陽極鈍化，鍍層變薄、起泡等缺陷。當NaOH含量過高時，加速陽極溶解，鍍層易燒焦、粗糙、發暗、鍍液黏性大，藥品帶出耗損大，增加生產成本。

（4）Na2S。硫化鈉可除去槽液中的鐵雜質和重金屬雜質，使其成為不溶物沉淀于槽底，從而使得到光亮鋅層，即為光亮劑。

3 電解液的維護與調整

（1）鍍槽應在非工作時間加蓋，防止灰塵污染槽液。

（2）鍍鋅的鋅陽極不要和鎘陽極混放在一起，以免用錯，造成溶液損害事故。

（3）添加氧化鋅時，必須用少量水調成糊狀，再溶解在飽和的氰化鈉溶液中，使它成為Na2Zn（CN）4 和Na2ZnO2的形式存在溶液中。硫化鈉加入時，先用水溶解后，再加入槽內。

（4）每日工作完畢，加水維持水平面至規定液面高度。

（5）鋅陽極用潔凈的尼龍袋套上后，放在溶液中，或用微孔塑料板制成的陽極隔框放置鋅陽極，工作完畢后，取出鋅陽極浸在清水槽中，次日工作前先刷洗鋅陽極，后掛入槽中。

（6）鍍鋅溶液1～2月過濾或循環過濾1次，并清理槽底沉渣；每年一次大處理。

（7）電解：每月16 h，在陰極電流密度為0.1～0.3 A/dm2左右和陰極面積大于陽極面積（約2～2.5∶1）的情況下，通電處理，以除去金屬雜質，如銅、鐵、鎳等。

4 生產中出現的問題和排除方法

（1）沉積速度慢。可提高電流密度，將鋅總量提高到上限，加強鍍前處理，提高溶液的溫度（冬季室溫低的情況下）。

（2）鍍層粗糙。可降低鋅含量，降低電流密度，適當補加硫化鈉和氫氧化鈉，降低溫度補加硫化鈉。

（3）鍍層發白無光澤。可提高氫氧化鈉含量，提高電流密度，降低溶液溫度，適當補加硫化鈉。

5 高氰鍍鋅向低氰鍍鋅的轉化方法

（1）陽極板用不溶性的鎳板代替。控制鋅含量的上升，使鋅含量逐漸降至低氰鍍鋅的工藝范圍之內。

（2）在正常的生產過程中，氫氧化鈉和氰化鈉不再加入。讓鍍液中的NaCN逐漸自然消耗，這樣，向高氰一中氰一低氰過渡，自然下降到低氰鍍鋅工藝范圍之內。

（3）硫化鈉根據質量情況適當補加。

6 產品質量對比

通過對比試驗，可知兩種工藝的耐蝕性能均能滿足工藝要求，但高氰鍍鋅的鍍層更均勻細致，深鍍能力更強，鍍層質量對比見表2。

7 結語

通過以上的分析，與高氰鍍鋅相比，低氰鍍鋅有以下一些優缺點。

（1）溶液的使用管理和維護簡單，成份穩定，容易掌握。可以節約大量的化工原料，只氰化鈉一種就比高氰節約了3倍，減少了原料損耗。由于降低了氰化鈉的含量，相應地減輕了污水處理的負擔，這樣鍍件就更易清洗，夏季的變質現象得到解決。

（2）高氰鍍鋅均鍍能力和深鍍能力好，鍍層結晶細致，允許的電流密度和溶液溫度相對大。

綜上所述，在鍍層質量上，高氰鍍鋅較低氰鍍鋅好，但低氰鍍鋅比高氰鍍鋅槽液好控制維護，如果國家要嚴格控制氰化物的使用并且影響到航空生產時，本文闡述的低氰鍍鋅技術將是一種比較好的選擇。

參考文獻

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