由除锌剂引起的滚镀光亮镍故障分析及处理

郭崇武

（广州超邦化工有限公司，广东 广州 510460）

由除锌剂引起的滚镀光亮镍故障分析及处理

郭崇武

（广州超邦化工有限公司，广东 广州 510460）

对一次由除锌剂引起的滚镀光亮镍故障进行了分析，并总结了处理方法。生产实践表明，在滚镀光亮镍的过程中，过量使用除锌剂会导致锌杂质的电沉积速率变慢，造成镀液中锌杂质的积累。向镀镍槽中加过硫酸钠破坏除锌剂，并加1 ～ 2 g/L活性炭吸附，最后用电解法去除镀镍溶液中的锌杂质，可消除除锌剂的不良影响。

光亮滚镀镍；锌杂质；除锌剂；故障分析

Author’s address:Guangzhou Ultra Union Chemicals Ltd., Guangzhou 510460, China

1 前言

锌杂质影响光亮镀镍溶液的性能，镀液中锌的质量浓度达到20 mg/L时，镀层低电流密度区发黑[1]，镀液受到严重污染时，整个镀层都会出现黑色条纹。锌合金压铸件滚镀光亮镍时，镀液不可避免地会受到锌杂质的污染，而且锌杂质对镀层质量的影响比较严重。锌杂质的来源主要有两个方面：第一，锌合金件低电流密度区底镀铜层较薄，在滚镀光亮镍时金属锌会溶解到镀液中；第二，掉落到镀镍槽中的锌合金件被镀液腐蚀。锌杂质对镀镍溶液的不良影响为业内人士所熟知，但对其机理的认识还比较模糊。本文对一次由于过量使用除锌剂而引起的故障进行分析，并对故障的排除方法进行总结。

2 故障分析

2. 1 故障描述

2011年4月中旬，某公司镀镍槽受到了锌杂质的严重污染，镀件低电流密度区镀层发黑，镀不出合格产品。对镀液电解处理20 h，故障仍未消除，且无明显好转的迹象。车间用碳酸钠沉淀法处理锌杂质：往镀液中加碳酸钠调节镀液pH至6.3，在60 °C下不断搅拌镀液1 h，将镀液过滤后试镀，镀件低电流密度区仍发黑，镀液并无多大好转。

2. 2 原因分析

电镀行业一般使用一种配位能力较弱的螯合剂作镀镍除锌剂，其在镀镍溶液中优先与锌离子配位，对锌杂质起到掩蔽作用。目前，在处理被锌杂质污染的镀镍溶液时，电镀厂最常用的方法是以配位型除锌剂处理，其次是采用电解法。采用配位型除锌剂处理镀液，可使锌离子与除锌剂生成对镀镍层性能无明显影响的锌离子配合物，锌离子与镍共沉积到镀层中而降低镀液中锌离子的浓度，若镀液不再受到污染，则锌杂质会从镀液中完全消除，使低电流密度区镀层发黑的现象消失。在滚镀锌合金压铸件的镀镍槽中，镀液会不断地受到锌杂质的污染，使用适量的除锌剂抑制锌杂质的干扰，能够使镀镍过程正常进行。正常情况下，锌的溶解和电沉积达成平衡，锌杂质保持在允许的浓度范围内。但除锌剂用量过大时，大量的除锌剂将与锌杂质生成较稳定的配合物，使锌的电极电位大幅度负移，锌的电沉积速率变慢，导致锌杂质在镀液中累积。

在这次故障出现之前，镀镍槽受锌杂质的污染较重，要经常向镀槽中加除锌剂以维持生产。在生产中发现，除锌剂用量越多，镀槽受锌的污染越重，加入除锌剂后，能够暂时消除锌杂质的影响，但当除锌剂消耗完后，锌杂质的影响又会表现出来，而且，随着处理次数的增加，锌杂质的污染越来越重。由此可见，这次故障是过量使用除锌剂造成的。由于锌杂质生成了较稳定的配合物，因此，用电解法处理时，锌的沉积速率很慢，达不到预期的效果；用碳酸盐沉淀法处理时，镍离子优先生成碳酸镍沉淀，也无法将锌杂质从镀液中去除。

3 镀液处理

3. 1 清理镀槽

将镀液从镀槽中抽出，清理掉落到镀槽中的镀件和沉积在镀槽底部的污泥，用稀硫酸和水清洗镀槽，再将镀液抽回镀槽。

3. 2 过硫酸钠氧化

用双氧水处理镀镍溶液中的有机物是常用的方法[1]，但双氧水的分解速率慢，残留在镀液中的双氧水对处理后补加的光亮剂有破坏作用，同时，双氧水还会使阴极电流效率降低。过硫酸钠氧化能力强，分解速率快，用过硫酸钠氧化镀镍溶液中的有机物是一种较好的方法[2]，过硫酸钠能够在50 ～ 60 °C下迅速氧化除锌剂，过量的过硫酸钠则在较短的时间内分解为硫酸和硫酸钠，对镀镍溶液无影响。随后用活性炭处理镀液，除去除锌剂的氧化产物[3]。若不加氧化剂处理而直接用活性炭吸附除锌剂，则不能达到预期的处理效果[4]。具体操作为：向镀镍槽中加过硫酸钠2 g/L，30 min后加活性炭1.5 g/L，4 h后过滤镀液。

3. 3 电解除锌

在滚桶中加废镀件作阴极，开启设备，用4 V电压电解镀液10 h。取样做赫尔槽试验，试片低电流密度区发黑现象消失，锌杂质已被去除。

3. 4 试镀

用赫尔槽试验确定光亮剂和辅助光亮剂的补加量。将镀液加热至55 °C，补加镀镍光亮剂和辅助光亮剂，开启设备试镀产品。经检验，产品合格，这次故障已排除。

4 结语

向镀镍槽中加除锌剂处理锌杂质，如果用量不当，将会影响镀液的性能。除锌剂并不能从镀镍溶液中除去锌杂质，而只能通过配位作用抑制锌杂质的不良影响。生产实践表明，除锌剂与锌离子配位后使锌在阴极上的沉积速率变慢，容易造成锌杂质在镀液中的积累。文献[5]认为，用配位剂掩蔽金属杂质后，使杂质的电极电位接近于镍离子，从而使金属杂质与镍离子在阴极上共沉积析出，则镀液中的异金属杂质不会过多积累。这一观点适用于处理铜杂质，但用于处理锌杂质时，锌的电极电位比镍负，加除锌剂与之配位后锌的电极电位更负，沉积速率会明显变慢。在滚镀锌合金压铸件的生产线上，需要严格控制除锌剂的用量，不能过量使用除锌剂。对受锌杂质污染较重的滚镀镍生产线，在使用除锌剂的同时，还需配合电解法处理。

[1] 张允诚, 胡如南, 向荣, 等. 电镀手册(上册)[M]. 北京: 国防工业出版社, 1997: 185.

[2] 李健强, 郭崇武. 镀镍漂洗水反渗透回收液中杂质的处理方法[J]. 电镀与精饰, 2010, 32 (1): 41-43.

[2] 郭崇武, 向思杰. 一次电镀装饰铬故障的排除[J]. 电镀与精饰, 2010, 32 (2): 24-26.

[4] 袁诗璞. 光亮镀镍的几个实践问题[J]. 涂装与电镀, 2009 (3): 3-10.

[5] 张立茗, 方景礼, 袁国伟, 等. 实用电镀添加剂[M]. 北京: 化学工业出版社, 2007: 362-365.

Analysis on a malfunction caused by zinc remover during barrel bright nickel plating and countermeasures

// GUO Chong-wu

A bright nickel-plating malfunction caused by zinc remover was analyzed and the treatment methods were summarized. Productive practice indicated that the excess amount of zinc remover will slow down the electrodeposition rate of zinc during barrel bright nickel plating, resulting in the accumulation of zinc impurities in plating bath. The zinc remover can be destroyed by adding sodium persulfate to nickel plating bath followed by adsorption with 1-2 g/L activated carbon. The zinc impurities in nickel plating bath can be eliminated by further electrolysis.

barrel bright nickel plating; zinc impurity; zinc remover; malfunction analysis

TG153.12

B

1004 – 227X (2011) 11 – 0014 – 02

2011–05–04

郭崇武（1960–），吉林辉南人，学士，高级工程师，主要从事电镀工艺研究工作。在国内外发表论文80余篇，《电镀与精饰》和《涂装与电镀》杂志编委。

作者联系方式：(E-mail) chongwu.guo@ultro-union.com。

[ 编辑：周新莉 ]