陳剛

（淮海工業(yè)集團(tuán)有限公司電鍍分廠，山西 長(zhǎng)治 046012）

堿性無(wú)氰鍍鋅作為替代氰化鍍鋅的清潔生產(chǎn)工藝已得到業(yè)內(nèi)的廣泛認(rèn)同。作為有著50 多年歷史的底蘊(yùn)深厚的電鍍企業(yè)，筆者所在的廠積極響應(yīng)清潔生產(chǎn)要求，引進(jìn)了堿性無(wú)氰鍍鋅工藝。但在幾年的生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)該工藝的穩(wěn)定性較差，經(jīng)常出現(xiàn)不可預(yù)見(jiàn)的質(zhì)量問(wèn)題。在處理質(zhì)量問(wèn)題和排除鍍液故障的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)鍍液的潔凈度(雜質(zhì)的量)是造成鍍層質(zhì)量不穩(wěn)定的最主要因素。雖然為解決雜質(zhì)積累過(guò)快的問(wèn)題制定了較為嚴(yán)格的生產(chǎn)控制規(guī)范和采取相應(yīng)的措施，但是這些方法并未取得令人滿意的效果，還增加了鍍液維護(hù)的難度。不僅雜質(zhì)處理成本高，而且需要頻繁地進(jìn)行除雜工作，例如每周2 次12 h 以上電解除雜，然而即使這樣，效果也不理想，雜質(zhì)的積累速率遠(yuǎn)大于去除速率。為滿足質(zhì)量要求就必須經(jīng)常進(jìn)行大處理(一兩個(gè)月就需停產(chǎn)使用化學(xué)除雜劑)。為解決雜質(zhì)帶來(lái)的難題，經(jīng)過(guò)近兩年的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，摸索出了能有效吸附雜質(zhì)的方法，并獲得了令人滿意的效果。

1 雜質(zhì)來(lái)源分析及其處理思路

1.1 雜質(zhì)來(lái)源

在分析了堿性無(wú)氰鍍鋅生產(chǎn)條件、過(guò)程和環(huán)境后發(fā)現(xiàn)，雜質(zhì)首先來(lái)自生產(chǎn)環(huán)節(jié)，這也是最主要的來(lái)源；其次是化學(xué)溶解和添加劑分解產(chǎn)物；再就是環(huán)境因素(如鍍槽設(shè)施腐蝕物、生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)懸浮顆粒等)。這些雖可通過(guò)規(guī)范加以控制，但治標(biāo)不治本，難以達(dá)到很好的效果。因此，需要制訂處理雜質(zhì)的方案。

1.2 處理思路

在日常維護(hù)和大處理鍍液時(shí)發(fā)現(xiàn)，日常維護(hù)的去除能力有限，只有停產(chǎn)使用化學(xué)藥品處理才能有效去除雜質(zhì)。為提高日常維護(hù)的效率，跟蹤了過(guò)程、方法、使用工具等并認(rèn)真總結(jié)分析各個(gè)環(huán)節(jié)后，提出了總體思路：

(1)應(yīng)能隨時(shí)掌握鍍液的潔凈度，以便采取適當(dāng)?shù)奶幚矸椒ā?/p>

(2)盡量達(dá)到操作簡(jiǎn)單、除雜效果好且實(shí)用的目標(biāo)?？紤]到電解吸附成本低，操作簡(jiǎn)便，確定以此為主要手段。

(3)堿性無(wú)氰鍍鋅工藝采用循環(huán)過(guò)濾裝置。鍍液從槽底進(jìn)入，由下向上流動(dòng)，局部鍍液可能沒(méi)有有效對(duì)流，導(dǎo)致該區(qū)域的雜質(zhì)未被完全吸附，因此需要使鍍液作定向流動(dòng)。

(4)盡量使鍍液都能經(jīng)過(guò)電解反應(yīng)的區(qū)域，同時(shí)吸附工具上應(yīng)有足夠的空間沉積雜質(zhì)，并盡可能使其附著牢固，避免回落，以提高效率。

(5)應(yīng)具有良好的透液性，方便鍍液定向流動(dòng)順暢、均勻，盡量避免流動(dòng)方向因阻力改變而影響除雜效果。

2 實(shí)施方案

2.1 設(shè)備改造

按處理思路改造了鍍槽。首先進(jìn)液管由槽底改為槽側(cè)(見(jiàn)圖1 上方)，使鍍液在循環(huán)裝置的推動(dòng)下作定向流動(dòng)，出液口置于鍍槽另一端。為降低陽(yáng)極板對(duì)鍍液流動(dòng)的阻力，在陽(yáng)極板上均勻地打了通孔(見(jiàn)圖1 下方)，以便鍍液能夠順暢流過(guò)。

圖1 改造后的進(jìn)液管和陽(yáng)極板Figure 1 Inflow pipe and anode plate after modification

2.2 檢測(cè)潔凈度和吸附雜質(zhì)的工具的設(shè)計(jì)與制作

要想有效地去除雜質(zhì)，掌握潔凈度非常關(guān)鍵，檢測(cè)就成為重點(diǎn)。根據(jù)多年經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)鍍液性能不良時(shí)，受鍍零件的尖端、邊緣和低區(qū)等不同部位的鍍層會(huì)出現(xiàn)不同程度的疵病。受此啟發(fā)，設(shè)計(jì)制作了檢測(cè)潔凈度和吸附雜質(zhì)專用工具──電解除雜網(wǎng)(如圖2 所示)。電解除雜網(wǎng)的尺寸以槽體為基礎(chǔ)，一般距槽底、槽兩側(cè)及液面均100 mm，方形中空框架結(jié)構(gòu)，主體框架由直徑6～8 mm鐵棒焊接成2個(gè)方形鐵框拼接而成(間距50 mm)，兩面分別用5 目和24 目的鐵網(wǎng)包裹。其具有較大的表面積，無(wú)電解盲區(qū)，對(duì)鍍液流動(dòng)幾乎沒(méi)有阻力，可使幾乎所有鍍液都能得到有效的電解除雜。

圖2 用于鍍液潔凈度檢測(cè)及雜質(zhì)吸附的工具Figure 2 Tool used for testing cleanness of plating bath and adsorbing impurities

當(dāng)小而輕的顆粒雜質(zhì)通過(guò)時(shí)，會(huì)在電沉積和過(guò)濾作用下粘附于細(xì)網(wǎng)的網(wǎng)面上；較大且重的金屬雜質(zhì)就被吸附在粗網(wǎng)面和雙層網(wǎng)的夾層中(如圖3 所示)，避免雜質(zhì)回落至鍍液。

圖3 雜質(zhì)吸附情況Figure 3 Adsorption of impurities

當(dāng)鍍液按一定方向流經(jīng)每一個(gè)工位的電解除雜網(wǎng)時(shí)，都或多或少地會(huì)去除一些雜質(zhì)，經(jīng)過(guò)多個(gè)工位后，便有效降低了雜質(zhì)含量。

2.3 鍍液潔凈度檢測(cè)操作規(guī)程及標(biāo)準(zhǔn)

2.3.1 操作規(guī)程

(1)按常規(guī)鍍鋅前處理工序?qū)㈦娊獬s網(wǎng)處理干凈，用銅質(zhì)掛鉤掛入鍍鋅槽。

(2)打開循環(huán)裝置以0.5～1.5 A/dm2的陰極電流密度電解1～2 h。

(3)清洗干凈后評(píng)價(jià)潔凈度。

2.3.2 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

電解除雜網(wǎng)包含尖端(4 個(gè)角)、邊緣(8 條邊)和低區(qū)(中間網(wǎng)面的夾層內(nèi)表面)等狀態(tài)，根據(jù)不同部位鍍層沉積情況，可在鍍槽中直觀、快捷、準(zhǔn)確地鑒別出無(wú)氰鍍鋅液性能的優(yōu)劣(即潔凈度)。潔凈度分為A、B、C、D 4 個(gè)等級(jí)。

A 級(jí)──鍍液良好。電解除雜網(wǎng)正反面均為結(jié)晶細(xì)致緊密、分布均勻、色澤一致的灰亮鋅層(如圖4 所示)。適合生產(chǎn)所有產(chǎn)品。

圖4 在潔凈度A 級(jí)的鍍液中電解后電解除雜網(wǎng)的表面狀態(tài)Figure 4 Surface state of electrolytic cleaning net after electrolysis in the bath of grade A

B 級(jí)──鍍液中有少量雜質(zhì)，已經(jīng)影響鍍層，但從零件外觀還無(wú)法觀察到該影響。電解除雜網(wǎng)正反面鍍層灰暗且無(wú)光澤；網(wǎng)面整體鍍層有輕微色差以及零星鋅渣；邊緣鍍層平整、有光澤；尖端略微發(fā)黑或粗糙(如圖5a 所示)。生產(chǎn)裝飾性非性能零件(指沒(méi)有應(yīng)力、脆性等性能要求的裝飾性鍍鋅零件)時(shí)，可滿足外觀要求。

圖5 在不同潔凈度的鍍液中電解后電解除雜網(wǎng)的表面狀態(tài)Figure 5 Surface states of electrolytic cleaning net after electrolysis in the bath of different grades

C 級(jí)──鍍液中含雜質(zhì)較多，某些面積較大的零件鍍鋅時(shí)會(huì)出現(xiàn)針孔、堆鋅等鍍層疵病。如圖5b 所示，此時(shí)電解除雜網(wǎng)兩面的鍍層呈暗灰色，不均勻；附著較多分布不均的鋅渣；邊緣鋅層發(fā)暗；尖端明顯發(fā)黑、粗糙，甚至燒焦。鍍液已不能滿足大中型零件的鍍鋅質(zhì)量要求。

D 級(jí)──鍍液嚴(yán)重污染，鍍層已無(wú)法滿足鍍鋅質(zhì)量要求。如圖5c 所示，電解除雜網(wǎng)上鍍層不均勻，低區(qū)發(fā)暗和發(fā)黑，網(wǎng)面布滿鋅渣，邊緣鋅層粗糙不均勻，尖端沉積著暗黑色疏松的結(jié)晶。這時(shí)鍍液的分散能力和覆蓋能力較差，會(huì)出現(xiàn)露鋼、陰陽(yáng)面、針孔、起泡等多種疵病。

2.4 雜質(zhì)的電解吸附處理方法

(1)開啟循環(huán)裝置，使鍍液作定向流動(dòng)。

(2)將電解除雜網(wǎng)放在鹽酸中退去鍍層后用銅質(zhì)掛鉤掛入鍍鋅槽。

(3)兩排陽(yáng)極間的陰極為一個(gè)工位，按鍍槽設(shè)置的工位數(shù)掛入相應(yīng)的電解除雜網(wǎng)，如圖6 所示。

圖6 電解除雜網(wǎng)的放置Figure 6 Placement of electrolytic cleaning net

(4)以0.1～0.3 A/dm2的陰極電流密度進(jìn)行電解。根據(jù)潔凈度的等級(jí)采用不同的電解時(shí)間：B 級(jí)4～6 h；C 級(jí) 8～10 h；D 級(jí) ≥12 h。

(5)潔凈度達(dá)到目標(biāo)要求后，取出電解除雜網(wǎng)放在專用槽中用水浸泡；銅質(zhì)掛鉤洗凈并干燥后保存；關(guān)閉循環(huán)系統(tǒng)及其他設(shè)備。

注意事項(xiàng)：

(1)一般C、D 級(jí)的鍍液電解吸附4 h 應(yīng)清理電解除雜網(wǎng)1 次，主要用鹽酸溶解吸附的雜質(zhì)(可使用廢棄的鹽酸)。雜質(zhì)溶解完以后，須去除接觸銅和掛灰才能繼續(xù)使用。

(2)如果雜質(zhì)含量多，為不影響生產(chǎn)可在生產(chǎn)結(jié)束后除雜以保證足夠的時(shí)間。

3 實(shí)施效果

不同潔凈度的鍍液電解吸附雜質(zhì)后的效果如圖7?9 所示。

圖7 粗細(xì)網(wǎng)面在B 級(jí)鍍液吸附3～4 h 后的處理效果Figure 7 Treatment effectiveness of thick and thin wire side after 3～4 h adsorption in the bath of grade B

圖8 粗細(xì)網(wǎng)面在C 級(jí)鍍液吸附3～4 h 后的處理效果Figure 8 Treatment effectiveness of thick and thin wire side after 3～4 h adsorption in the bath of grade C

圖9 不同部位在D 級(jí)鍍液吸附3～4 h 后的處理效果Figure 9 Treatment effectiveness of different sections after 3～4 h adsorption in the bath of grade D

4 結(jié)語(yǔ)

采用電解除雜網(wǎng)測(cè)試潔凈度和去除雜質(zhì)既簡(jiǎn)單又有效，通過(guò)它可及時(shí)了解鍍液情況(以每日兩班生產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn)，在交接班的時(shí)間內(nèi)就可完成潔凈度測(cè)試)和去除雜質(zhì)(一般情況下不讓潔凈度發(fā)展到C 級(jí))?？刹扇∪缦伦龇ǎ好啃瞧诙?、四測(cè)評(píng)；到B 級(jí)時(shí)，生產(chǎn)結(jié)束后及時(shí)進(jìn)行電解除雜。

電解除雜網(wǎng)投入使用后很少進(jìn)行化學(xué)藥品除雜，只有在突發(fā)嚴(yán)重污染情況時(shí)才配合使用化學(xué)藥品。從2012年以來(lái)只進(jìn)行過(guò)兩次停產(chǎn)化學(xué)除雜。平時(shí)日常維護(hù)只采用電解除雜網(wǎng)便可有效控制雜質(zhì)，收到良好的成效。