鋅酸鹽鍍鋅工藝的故障原因與處理方法：鋅酸鹽鍍鋅中陽(yáng)極板引起的故障
在一個(gè)工廠的實(shí)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(wú)光澤，甚至鍍不上的故障。但是在解決這個(gè)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(shí)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(duì)鍍液進(jìn)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(jìn)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(dá)到了要求。
但是，沒過幾天，沒有補(bǔ)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(lái)源可能是鋅陽(yáng)極所為，把鋅陽(yáng)極從鍍液中取出，發(fā)現(xiàn)表面有異常發(fā)藍(lán)現(xiàn)象，用水沖洗和用刷子刷洗后，鋅陽(yáng)極表面呈現(xiàn)出黑點(diǎn)，把這種黑點(diǎn)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)是有機(jī)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(yáng)極時(shí)造成的，問題找到了，更換了電鍍槽內(nèi)的鋅陽(yáng)極，徹底排除了這種電鍍鋅的故障。
鋅陽(yáng)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(dòng)鍍鋅線，選用了ACF一Ⅱ堿性無(wú)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(qiáng)等性能特點(diǎn)。但是在新配鍍液開始批量生產(chǎn)時(shí)，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(yán)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(yàn)，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(yáng)極的Zn板。因?yàn)橛^察鍍液中的Zn板發(fā)現(xiàn)，其表面有一層厚密的黑色細(xì)粉狀物質(zhì)，而同時(shí)懸掛的不溶性鐵板則未見任何異常。
將Zn陽(yáng)極板取出，進(jìn)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(shí)間的延長(zhǎng)，Zn陽(yáng)極表面的黑色細(xì)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(xì)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(xì)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(xì)粉物質(zhì)，鍍層屬于正常沉積，所以鍍層尚好)。刮下Zn陽(yáng)極表面的黑色細(xì)粉狀物質(zhì)進(jìn)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(yáng)極板表面以固體微粒形式脫離下來(lái)落入鍍鋅溶液，才造成了電鍍復(fù)雜零件時(shí)內(nèi)腔和低電流區(qū)的粗糙、發(fā)黑現(xiàn)象。
那么，Zn陽(yáng)極板中的鐵來(lái)源于何處呢?通過對(duì)制作鋅陽(yáng)極板的鋅錠進(jìn)行分析檢測(cè)，所用鋅錠成分完全符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。其鐵含量為痕量，根本不會(huì)造成Zn陽(yáng)極溶解過程中細(xì)粉狀鐵末不斷析出。再對(duì)鋅陽(yáng)極熔鑄各工藝環(huán)節(jié)進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)Zn陽(yáng)極中的鐵雜質(zhì)來(lái)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(yáng)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(kuò)散的傾向，而Fe有自鍋壁向 Zn液擴(kuò)散的傾向。而且鋅鍋內(nèi)壁的Fe向熔融鋅液的擴(kuò)散量和擴(kuò)散速度，隨著鍋壁鋼材中Si含量超過0．03％而急劇增長(zhǎng)，也隨著熔融Zn液的溫度超過460℃明顯增長(zhǎng)。
熔鑄Zn陽(yáng)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(yuǎn)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(qiáng)烈地向鍋內(nèi)熔融的Zn中擴(kuò)散，使Zn中Fe含量隨著熔Zn時(shí)間的延長(zhǎng)而成倍地增加，故而所鑄造出的Zn陽(yáng)極板中含有較多的Fe雜質(zhì)。
由于Fe雜質(zhì)是以擴(kuò)散方式進(jìn)人Zn中，這樣在陽(yáng)極Zn板中含有的Fe就分散的特別細(xì)密。當(dāng)Zn陽(yáng)極板在鍍鋅溶液中發(fā)生溶解時(shí)，而分散細(xì)密的Fe在強(qiáng)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(yáng)極板的溶解，F(xiàn)e以固體微粒形式逐漸地彌散進(jìn)入鍍液中。由于顆粒過于細(xì)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(yáng)極或者改進(jìn)制備鋅陽(yáng)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(yán)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(qiáng)堿的濾布(如丙綸)，經(jīng)雙線縫口制作Zn陽(yáng)極袋，套在Zn陽(yáng)極板上，徹底隔絕鑄造Zn板析出的細(xì)微粉，并每隔3個(gè)月取出陽(yáng)極袋用鹽酸清洗一次，徹底避免了這種鍍鋅故障的發(fā)生。