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电镀锌工艺防锈的技术原理、工艺方法培训材料 电 镀 锌 工 艺 防 锈 的 技 术 原 理 、工 艺 方 法 及 注 意 事 项2013 年8 月电 镀 锌 的 防 腐 原 理锌的性质:银白色,密度7.17g/cm3 ,熔点420 ,标准电极电位: -0.76V ,比铁的标准电极电位-0.44V 低。当接触到腐蚀性介质时,锌层比铁更容易失去电子,所以镀锌对钢铁基体能够起到电化学保护作用;并且在镀层有空隙或由于损伤露出基体时,锌层也会是阳极受到腐蚀而保护钢铁基体。镀层越厚防腐能力越强。因此不同件不同使用环境选择不同的镀层厚度。电镀锌层经钝化后在干燥的空气中几乎不发生变化,在汽油或二氧化碳的潮湿的水汽中防锈性能较好。22电 镀 锌 简 要 的 说 分 三 个 大 过 程前处理(除油、除锈)除油:电解除油、碱性除油、有机溶剂除油除锈: 机械法除锈(喷砂、抛丸)、酸洗除锈电镀锌 从工艺分有:酸性镀锌、碱性镀锌 常用的酸性镀锌有:氯化物镀锌、锌酸盐镀锌,目前以氯化物镀锌居多。 从工件装夹方法分有:挂镀、滚镀后处理(驱氢、钝化、烘干等) 钝化种类:漂白、蓝白钝化、五彩钝化、黑色钝化、绿色钝化(军绿、橄榄绿)33电 镀 锌 的 技 术 原 理一、电镀锌原理 电镀过程简单的说就是一个复杂的电化学反应过程。 电镀时直流电的正、负极接镀槽的阴、阳极上。锌板接阳极,锌在电流作用下失去电子形成带正电的锌离子进入溶液,在阴极锌离子得到电子被还成锌原子沉积到工件表面形成镀层。 实际上,在电镀过程中,并不是以所说的那么简单,因为电镀液中不只是简单的电解液,而是含有络合物的电解液,在阴极还原并不只是简单的金属离子的得电子还原,还有络离子的还原。445566电镀全过程可以归纳为以下三个步骤:1 、金属的水合离子或络离子从溶液内部迁移到阴极表面;2 、金属水合离子脱水或络离子解离,金属离子在阴极上得到电子发生还原反应生成金属原子;3 、还原的原子进入晶格结点。77从电化学反应整体角度看电极反应实际由以下几个分步骤串联而成:88991010111112121313镀 锌 件 钝 化 原 理锌是比较活泼的金属,与空气中的氧易发生氧化反应。所谓钝化,就是把经过镀锌的工件浸入含有铬酸等组分的强氧化性溶液中进行处理,使镀锌层表面形成稳定性高、组织致密的钝化膜,将锌与空气中的氧隔离,不发生反应起到提高抗蚀性能的作用,同时由于不同钝化工艺产生不同的表面颜色也起到了装饰性作用。1414零部件镀锌技术标准和试验方法一、镀锌技术标准 GB/T5267.1-2002 紧固件电镀锌 主要对镀层厚度及检查、进行规定 QC/T625-1999汽车用涂镀层和化学处理层 主对汽车用不同涂镀层的防蚀性进行规定。其中对镀锌钝化膜的防蚀性要求如下表:1515镀 锌 层 上 的 铬 酸 盐 转 化 膜 的 性 能 要 求 见 表 。耐蚀性NSS 试验时间,转化膜的种类 评级标准 其它性能h B (漂白)24 不出现白色腐蚀物按GB/T 9800 C (彩虹) 72 按GB/T 9800不出现白色腐蚀物1 )D (深色) 96 按GB/T 9800不出现白色腐蚀物E (复合、高耐蚀性)200 不出现白色腐蚀物 按GB/T 9800注:1 )黑色转化膜的耐蚀性允许有较大的差异,但不得低于NSS 试验48h 。1616二 、 镀 锌 的 试 验 方 法1 、 镀 锌 件 的 质 量 检 验 : 外 观 检 查 厚 度 测 量 ( 库 仑 电 解 法 测 厚 度 ) 螺 纹 件 旋 合 性 检 查 ( 镀后6h/6H 通规格查) 盐 雾 试 验 镀锌件一般用NSS 试验,判定标准按QC/T62517172 、人造气氛腐蚀试验(NSS 试验)要点: 、 盐 水 配 制 浓 度NaCl 50.1% 质 量 、PH 值6.57.2 、 盐 雾 箱 温 度35 2 、 喷 雾 气 压0.070.17MPa2 、80cm 的 漏 斗 收 集 连 续 雾 化16h 的 盐 雾 沉降 量 , 有 效 空 间 内 任 一 位 置 的 沉 降 率 为 :21.02.0ml / h.80cm 。 、 工 件 之 间 必 须 有 间 距 , 小 件 用 纤 维 线 悬挂 ( 非 金 属 ) , 平 板 件 倾 斜 线20 放 置 。1818电 镀 锌 的 工 艺 过 程镀锌工艺流程: 喷丸清 洗清 洗待镀产品 前处理 活化清 洗 除油 除锈清 洗清 洗 清 洗 电镀 中和 出光 钝化 封闭 驱氢清 洗 清 洗脱水烘干 包装 1919电 镀 过 程 中 影 响 镀 层 质 量 的 主 要 因 素影 响 镀 层 质 量 的 主 要 因 素 有 : 镀 液 成 分 、PH 、 电 流 参 数 、 时 间 、 添 加 剂 、温 度 、 基 体 材 质 、 前 处 理 质 量 、 搅 拌2020? 由于氯化物镀锌运用普遍,以氯化物镀锌为例介绍1 、 主 盐 : 氯 化 钾 、 氯 化 锌氯化钾浓度过高,对镀液影响不明显,但在低温时会有结晶析出;过低时,溶液导电性差,镀液分散能力差,镀层表面易产生黑色条纹,同时电流密度的光亮范围降低,槽液不易控制。氯化锌是锌离子的主要来源,氯化锌 过高溶液的分散能力差、深镀能力差,但能够防止尖端镀层的烧焦;氯化锌浓度低时,镀液分散能力提高,能减少消耗,减小废水处理成本,但过低时,阴极电流密度范围变窄,高电流密度区易出现烧焦现象。21212 、 缓 冲 剂 : 硼 酸硼 酸 在 电 镀 溶 液 中 主 要 起 缓 冲 剂 作 用 , 保持 溶 液PH 在 很 小 范 围 内 变 化 。硼 酸 过 高 : 会 结 晶 析 出 , 影 响 镀 层 质 量 。硼 酸 过 低 : 镀 层 在 高 电 流 密 度 区 易 烧 焦 。22223 、 光 亮 剂3当 镀 液 中 不 添 加 光 亮 剂 , 只 能 够 得 到 灰 白色 的 、 无 光 泽 粗 糙 的 镀 层 。加 入 光 亮 剂 后 , 镀 液 的 分 散 能 力 和 覆 盖 能力 提 高 , 镀 层 光 亮 细 致 、 整 平 性 好 。光 亮 剂 过 高 , 镀 层 脆 性 大 , 钝 化 膜 结 合 力差 , 易 脱 落 , 降 低 镀 层 的 耐 蚀 性 。23234 、PH 值4 、PH 值PH 值的大小对氯化物镀锌的影响非常重要。镀液的PH 一般控制在56.5 。PH 过高,镀液的光亮电流密度范围变窄,低电流密度区发暗,高电流密度区易烧焦。严重的镀层会产生灰黑色条纹,最终导致槽液无法正常使用。PH 过低,镀液的分散能力和深镀能力下降,镀液中的Fe 离子不能沉淀,严重时镀层会出现黑灰色条纹,在滚镀槽内尤为明显。24245 、 温 度氯 化 物 镀 锌 的 工 作 温 度 主 要 由 光 亮 剂 的 性能 决 定 , 一 般 的 氯 化 镀 锌 工 艺 在1530 。随 着 镀 液 温 度 的 变 化 , 电 流 密 度 也 要 相 应地 调 整 。 温 度 低 时 , 电 流 密 度 应 调 整 到 工艺 范 围 的 中 下 限 , 温 度 高 时 电 流 密 度 应 调整 到 工 艺 范 围 的 中 上 限 。25256 、 电 流 密 度阴极电流密度的选择与主盐浓度高低、槽液温度高低、添加剂的品质和含量等有关。在正常的工艺范围内,若采用过大的电流密度,镀层中夹杂过多的光亮剂,结晶粗大、镀层会发脆、甚至烧焦、钝化膜结合力差,影响耐蚀性;若电流密度过低,镀层结晶细致,但沉积速度慢,生产效率低。2氯化物镀锌的电流密度一般控制在0.82.5A/dm26267 、 搅 拌 的 影 响搅拌可降低阴极极化,使晶粒变粗;但可提高生产效率,此外,还可以增强整平剂的效果。8 、 基 体 金 属 性 质 的 影 响 :镀层的结合力与基体金属的化学性质及晶体结构密切相关。如果基体金属电位负于沉积金属电位,就难以获得结合良好的镀层,甚至不能沉积。若材料(如不锈钢、铝等)易于钝化,不采取特殊活化措施也难心以得到高结合力的镀层。基体材料与沉积金属其晶体结构相匹配时,利于结晶初期的外延生长,易得到高结合力的镀层。27279 、 镀 件 前 处 理 质 量 的 影 响 前处理是保证电镀质量的前提,如果前提得不到保证,将无法保证后续加工的质量。镀件电镀前需对镀件表面作精整和清理,去除毛刺、夹砂、残渣、油脂、氧化皮、钝化膜,使基体金属露出洁净、活性的晶体表面。这样才能得到健全、致密、结合良好的镀层。前处理不当会导致镀层起皮、剥落、鼓泡、毛刺、发花等缺陷。2828镀 液 的 日 常 维 护1 、零件镀前处理要彻底。否则除电镀质量不好外,还会污染镀液。2 、镀液一般每周分析一次,3 、调整锌离子4 、每天检查、调整PH 值5 、根据生产情况适量补充添加剂。添加剂的补充应遵循“ 少加勤加” 的原则。6 、清洗铜极时,应避免铜粉和铜的氧化物进入镀槽。7 、掉入镀槽的铁件或其他物品应及时打捞。8 、根据生产量的大小定期处理有机杂质、过滤槽液。2929氯 化 物 镀 锌 常 见 故 障 及 解 决 方 法 ( 一 )故障现象 产生原因 解决方法镀层粗糙、 1.主盐浓度过低 1.增加主盐浓度高电流密 2.添加剂不足 2.补足添加剂度区易烧 3.温度过低 3.升高槽液温度焦 4.阴极电流密度过大 4.调整电流密度至合适的范围5.导电盐氯化钾浓度低 5.补加氯化钾至工艺规范6.阳极泥进行溶液 6.用丙纶布包好阳极7.溶液里有其它固体杂质 7.过滤杂质镀层起泡, 1.前处理不良 1.加强前处理与基体结 2.添加剂含量过高 2.用活性炭吸附除去合力差 3.酸洗时间太长 3.减少酸洗时间,加入缓蚀剂4.硼酸含量太低 4.补充硼酸含量至工艺规范5.阴极电流密度太长 5.调整电流密度至合适的范围3030氯 化 镀 锌 常 见 故 障 及 解 决 方 法 ( 二 )故障现象 产生原因 解决方法镀层有黑色条纹 1.前处理不良 1. 加强前处理或斑点 2.阴极电流密度太大 2. 调整电流密度至合适范围3.导电盐氯化钾浓度低 3. 补加氯化钾至工艺规范4.有铜杂质 4. 除去铜杂质5.有机杂质过多 5. 除去有机杂质6.主盐浓度太低 6. 补充主盐至工艺规范沉积速度慢 1.主盐浓度低 1. 补充主盐至工艺规范2.PH 值低 2. 调整PH 值至5.5 左右3.有六价铬污染 3. 除去六价铬4.阴极电流密度低 4. 适当增加阴极电流密度3131氯 化 镀 锌 常 见 故 障 及 解 决 方 法 ( 三 )故障现象 产生原因 解决方法低电流密 1. 温度过高 1. 降低温度2.PH 偏高 2. 用稀盐酸调整PH度区镀层发暗、无 3. 阴极电流密度低 3. 适当增加阴极电流密度光泽 4. 添加剂不足 4. 补充添加剂5. 主盐浓度过高 5. 稀释溶液,降低主盐浓度6. 氯化钾浓度低 6. 补充氯化钾至工艺规范7. 金属杂质过多 7. 除去金属杂质分散能力 1. 主盐浓度过高 1. 稀释溶液,降低主盐浓度和深镀能 2. 氯化钾浓度低 2. 补加氯化钾至工艺规范力差 3. 光亮剂不足 3. 补充光亮剂4. 重金属杂质过多 4. 除去重金属杂质5. 有二价铁离子 5. 除去二价铁离子6. 有机杂质污染 6. 除去有机杂质3232氯 化 镀 锌 常 见 故 障 及 解 决 方 法 ( 四 )故障现象 产生原因 解决方法镀层发灰 1. 光亮剂不足 1. 补充光亮剂无光泽 2. 温度过高 2. 降低温度3.PH 过高3. 用稀盐酸调整4. 主盐浓度过高 4. 稀释溶液,降低主盐浓度5. 氯化钾浓度低 5. 补加氯化钾至工艺规范6. 硼酸浓度低 6. 补充硼酸7. 阴极电流密底低 7. 适当增加阴极电流密度产生针孔、1. 光亮剂失调 1. 用霍角槽调整光亮剂条纹状镀 2. 氯化钾浓度高 2. 稀释溶液,降低氯化钾浓度3.PH 高层或脆性 3. 用稀盐酸调整镀层 4. 固体杂质或有机 4. 过滤或用活性炭吸附除去杂质多3333钝 化 处 理钝 化 处 理镀锌后, 一般要进行铬酸盐钝化, 形成相应类型的转化膜. 是保证镀后质量的关键工序之一. 钝化后最好还应进行老化处理(烘干) 。钝化的作用:1 、增加镀件表面的光亮性、2 、钝化膜呈现不同的色彩,有蓝白色、彩虹色、军绿色、黑色等,起到装饰性。3 、提高镀锌层的抗蚀能力,延长镀件的使用寿命,钝化件比非钝化件抗蚀性能提高810 倍。3434彩 色 钝 化彩 色 钝 化彩色钝化主要是铬酐、硝酸、硫酸等强氧化剂使锌层表面形层致密的铬酸盐膜。故障现象 产生原因 解决方法1.PH 不在工艺范围内 1. 调整PH11.6不出现彩3+ 3+ 3+色或彩色 2. 无Cr 或Cr 太低 2. 用锌板处理钝化液, 提高Cr极淡 3. 硫酸太低 3. 适当补加硫酸或硫酸盐4. 钝化时间太短 4. 适当延长钝化时间5. 镀层光亮性太差 5. 改善镀层光亮性膜层易脱 1. 镀层夹杂过多活性剂 1. 镀液用活性炭吸附处理2. 钝化液PH 过高落附着力 2. 补充硝酸、硫酸调整不牢 3. 硫酸偏低 3. 补充硫酸4. 钝化时间太长 4. 缩短钝化时间5. 钝化温度偏高 5. 降低钝化温度6. 钝化膜老化不够 6. 钝化膜吹干、烘干老化膜层不光 1. 镀层不光亮 1. 改善镀层光亮性亮 2. 出光液不正常 2. 调整出光液3. 硝酸偏低 3. 补加硝酸3535军 绿 色 钝 化 : 也叫五酸钝化影响军绿钝化质量的因素及注意事项:1 、镀层厚度太薄2 、钝化时要摇动、出钝化槽前功尽弃10S 停止摇动,如不摇动钝化膜无光泽或呈灰绿色。3 、CrO3 太少,钝化膜呈灰色4 、硝酸太少,钝化膜无光军绿色、5 、钝化膜稍带浅黄色,需加磷酸。6 、钝化时间过长需加硫酸。7 、适当清洗,停放时间太长钝化膜呈灰色且带微彩色,而水洗不充分易形成铬酸盐流痕。8 、如钝化不成军绿色,呈土黄色,可在镀液中加少量NaS 。9 、钝化后应烘干老化,老化前应防止磕碰、划伤。3636白 色 、 蓝 白 色 钝 化铬 酐 偏 低 时 , 钝 化 膜 抗 蚀 性 差 ; 但 过 高 时钝 化 膜 出 现 轻 微 淡 彩 虹 色 , 影 响 外 观 。硝 酸 过 低 时 , 不 光 亮 , 发 雾 ; 过 高 时 锌 层溶 解 快 , 钝 化 膜 不 牢 。硫 酸 低 时 , 钝 化 膜 暗 黑 不 牢 ; 偏 高 时 , 锌溶 解 快 , 抗 蚀 性 降 低 。温 度 过 高 钝 化 膜 发