碱式锌酸盐镀锌生产线槽液的日常维护

毛志平，杜尚增

（平顶山煤矿机械有限责任公司，河南 平顶山 467001）

碱式锌酸盐镀锌生产线槽液的日常维护

毛志平*，杜尚增

（平顶山煤矿机械有限责任公司，河南 平顶山 467001）

结合电镀自动生产线的特点，论述了碱式锌酸盐镀锌工艺的电镀前处理、镀锌和电镀后处理槽液的日常维护方法。认为镀槽的维护管理依赖生产线的工艺管理，工艺规范的严格执行是产品质量的保证。采用合理的方法对生产线进行维护管理，才能保证自动生产线的高效运行。

镀锌；碱式锌酸盐；镀液维护；电镀生产线

1 前言

目前，国内镀锌常用的工艺有碱式锌酸盐镀锌、氯化物酸式镀锌和硫酸盐镀锌等。碱性锌酸盐镀锌工艺具有镀液组分简单、结晶细致、镀层易于钝化且彩色钝化膜不易变色和电镀废水处理简单等优点[1]。笔者所在公司使用的碱性锌酸盐镀锌自动生产线能使工件通过机械装置自动完成电镀和电镀前、后处理等工序的全部过程。它具有生产效率高、劳动强度低、占地面积小、操作人员少、工艺便于维护、产品质量稳定等诸多优点，并且改善了操作条件。但是生产线批量生产涉及到的影响因素较多，如果日常不注意维护，就会出现质量问题。本文从生产线镀锌的各个环节讲述槽液的日常维护方法和注意事项，目的是使技术人员和操作者都能对生产线进行合理维护，从而确保生产的连续性。

2 镀锌自动生产线槽液的日常维护

2. 1 工艺流程

碱式锌酸盐镀锌工艺包括镀前处理、镀锌和镀后处理三大部分。具体工序为：上挂─电解除油─热水洗─水洗─盐酸活化─水洗─中和─水洗─镀锌─水洗─出光─水洗─彩钝─水洗─热水洗─烘干─下挂。

2. 2 槽液维护

碱式锌酸盐镀锌槽液维护主要涉及到锌含量、氢氧化钠含量(以下称为“碱含量”)、添加剂和镀槽杂质等方面的控制。

2. 2. 1 锌含量的控制

锌含量控制在8 ～ 12 g/L时，能满足生产的需要。在实际操作中，由于镀锌产品种类繁多，加之各镀槽相互分离，造成各个槽液电镀量有所差别。这种差别容易造成个别镀槽的锌含量偏高或偏低。因此，操作人员应根据槽液的化验结果、通过改变每个镀槽锌板的悬挂量来控制镀槽的锌含量。技术人员则进行日常工艺指导和监督。锌板采用特制不锈钢篮外包阳极袋悬挂，并以不锈钢板作为不溶性阳极。以4 500 L镀槽为例，日常生产中只需上挂一块锌板再配合8 ～ 9块不锈钢板，即可满足补锌和导电的要求。

2. 2. 2 氢氧化钠含量的控制

在含有DPE-III添加剂的镀液中，氢氧化钠含量一般控制在100 ～ 130 g/L[1]。在冬季，低温导致槽液的导电能力下降，故可适当提高碱含量，以加强镀液的分散能力和覆盖能力。但是氢氧化钠含量最高一般不宜超过160 g/L，否则会增大光亮剂的消耗，加速锌阳极板的溶解，不利于槽液的维护。此外，由于悬挂不溶性的钢板、槽液的挥发和工件的带出都会使镀液中的碱含量逐渐降低，因此，应根据化验结果及时补充[2]。

2. 2. 3 添加剂的控制

碱式锌酸盐镀锌主要采用DPE-III与WBZ-III作为主添加剂与光亮剂。这两种添加剂生产厂商都提供了开缸量和生产维护量，按照要求添加即可。添加方法以“少加勤加”为原则。生产线操作人员每日工作前应根据生产情况对添加剂进行维护，电镀生产线配备有镀槽的电镀时间和电流监控记录的设备，每周技术人员可按照每千安培小时消耗量计算出添加量并结合操作人员的添加量进行调整。

2. 2. 4 镀槽杂质的控制

镀锌槽液中的杂质主要包括无机和有机两大类：无机杂质常见的有铜、铁、铅等，有机杂质主要是镀槽中添加剂的分解产物以及前处理不干净所带入的油污等杂质。

(1) 对于金属杂质，除杂方法有许多。硫化钠处理由于添加量不易控制、实际效果不明显而不予采用。碱式锌酸盐镀锌槽液可采用锌粉或碱性镀锌除杂剂除杂。如生产过程中曾发生镀件(导向套、活塞等)内孔槽部(低电流密度区)出现灰色镀层、局部镀层发黑的现象，通过赫尔槽试验证实是金属杂质污染所致。采用778碱性镀锌液除杂剂解决了该问题，处理方法按照产品使用说明操作即可。需要补充的是，如果通过霍尔槽试验验证采用锌粉除杂可以解决问题，应尽可能采用锌粉除杂，因为 778碱性镀锌除杂剂虽然能有效去除多种金属杂质，但对添加剂有一定的影响，以其处理后的槽液还要适量补充添加剂。

(2) 当槽液有机杂质过多时，镀层会发雾发花，严重时会导致镀层发脆。如果加入过多添加剂的作用也不大时，只能根据情况进行活性炭处理。将活性炭颗粒按照4 ～ 5 g/L的计算量均匀撒入槽液中，并对槽液进行充分搅拌(空气搅拌)4 h，搅拌后静置6 h以上。静置后，通过碱性过滤器对槽液进行过滤，最后根据赫尔槽试验调整添加剂即可进行生产[3]。对于镀锌生产线来说，最好每半年对槽液进行一次活性炭处理，各个槽液可间隔3 ～ 5 d逐个进行处理，以保证生产的连续性。

无论处理哪种杂质，必然对生产造成一定的影响和导致药品消耗增大，所以生产线槽液维护必须以预防为主。

(1) 配制和补加槽液最好使用二次纯水，车间最好配套二次纯水制备系统。

(2) 充分重视药品的采购质量。对采购的锌板应进行严格的成分检验，不合格的绝不能使用。在条件允许的情况下，尽可能使用0号锌锭(即Zn99.995)。

(3) 加强对各种导电部位的日常清洗，要防止铜、铁锈对槽液的污染。

(4) 除了采用质量好的锌板、药品外，挂具的非导电区域也要做好保护，同时重视规范化生产操作和前处理工序，掉进槽液的工件必须尽快捞出。

2. 2. 5 温度的控制

根据室内温度的影响，每个季节要在槽液发挥最好的时刻对其进行化验，并记录各种组分的含量，以此作为适合本车间的最佳槽液参数。根据这些参数参考温度的变化提前调整槽液，使其处于最佳的运行状态，保证产品质量。笔者所在公司的车间地处北方，冬季室内温度较低，所以采用耐腐蚀加热设备(例如钛加热管)配合温控设备，可以保持槽液温度在16 °C以上，使得冬季不用按照季节进行调整，即可正常使用。

2. 3 镀前和镀后处理槽液的维护

2. 3. 1 前处理

前处理工序主要包括电解除油、酸洗、中和等。其作用主要是去除镀件上的油污、氧化层、锈蚀物等。

(1) 电解除油有阴极除油和阳极除油两种方式，有条件的可采用阴阳极联合除油。采用阳极除油时，时间不可过长，否则会对工件造成一定的腐蚀。曾对一批零件进行除油处理，后来发现，零件表面出现许多雪花状腐蚀点。分析原因是由于当时处于夏季，温度和湿度较高，零件表面在除油前已经发生了轻微的腐蚀，而阳极除油加重了零件表面的腐蚀程度。改为阴极除油后，此种现象随即消失。电解除油槽最好设置溢流装置，方便油污排出。没有溢流口的要定期将油污清除，防止油污被提出的工件带出，从而影响其他槽液。部分操作人员有时会将不合格的镀件和待镀的镀件一起除油，这样虽然可以退除镀层，但会对槽液造成污染，在采用阳极除油时也会加重工件表面的腐蚀。

(2) 酸洗的主要作用是除去工件表面的氧化层，露出金属表面，为镀锌做准备。不建议将酸洗槽液作为退镀使用，否则会将铬离子带入酸洗液中，从而对后续槽液造成影响。在生产线上挂位置附近设置带有抽风装置的盐酸退镀槽和水洗槽，这样不仅可以方便对不合格品进行退镀，还避免了盐酸对合格品的污染。

在前处理过程中，必须按照工艺规定进行除油、除锈，并观察工件表面状态。除油、酸洗、中和等槽液要定期化验分析和加料，还要根据实际使用情况对槽液进行过滤，酸槽要定期出缸脚、更新等[4]。

2. 3. 2 后处理

镀后处理主要包括出光、彩钝和烘干三部分。

生产初期采用了高铬钝化。高铬钝化是在空气中成膜，在钝化销轴件时，工件提出后，由于钝化液在工件表面分布不均，造成钝化后工件上下颜色不均的现象，甚至会出现上端面无法钝上而露出基底。随后采用低铬钝化工艺解决了此问题。所以对于生产线生产，建议都采用低铬钝化工艺。对于低铬钝化，目前市场上有许多配方，可采用特制的彩钝粉或调配好的钝化浓缩液，日常维护按照使用说明即可。需要强调的是，由于电镀生产线产量大，最好选择维护方便、使用范围较宽的钝化液配方，特别是钝化液的pH使用范围要尽可能宽。在滚镀锌生产线上曾使用过车间自配的醋酸系低铬钝化工艺，需要根据生产情况配制浓缩液对槽液进行维护。但相对于市场上成熟的彩钝产品来说，维护频率和对操作人员的要求都较高，产量较大时几乎每天都要维护，后来逐步改回挂镀线的钝化工艺。无论采用哪种工艺，都应根据车间实际的生产情况和成本要求而定。

2. 3. 3 清洗

在每个处理过程后都有若干水洗工序，其作用是清洗上一过程残留在工件上的液体，为下一过程做准备。生产线操作过程中，水洗槽的成分会随使用时间的延长向上一过程槽液成分的方向靠近。水洗槽液维护不当，就会对后序槽液和工件造成污染。应采用连续的补水、溢流和空气搅拌等措施对水洗槽液进行维护，既要保证水洗槽液在正常的使用范围之内，要兼顾到废水处理的压力，做到合理调配资源。

3 电镀生产线的工艺管理和控制

镀槽的维护管理离不开生产线的工艺管理。合理的工艺管理是保证产品质量的必要条件。

在自动化、连续性生产过程中，工艺规范的严格执行是产品质量的保证。因此，所制定的工艺规范既要能够指导生产，又要保证生产现场的有效性和可操作性。对每槽工件的装载量、挂具种类、电镀电流密度、电镀时间等生产关键因素，要有明确的规定。生产中，应严格遵守操作规范，不得任意增、减工序或变更工艺次序。同时，对生产过程中的主要参数进行详细记录，这样不仅能保证工艺的顺利执行，而且在产品出现质量问题时，可以准确追溯到问题槽液，并及时解决。要定期和不定期地对工艺的执行力度进行检查，发现问题及时处理。此外，要加强推行清洁生产，注重对员工定期授课培训[5]。

应指定专人进行药品添加，技术人员和生产线都要有完整的添药记录，并建立完善的槽液档案。要严格控制生产线使用的各种药品的质量，对于关键的药品如氢氧化钠、添加剂、钝化药品等要指定专一厂家，即使药剂成分一样，也尽量不要随意更换厂家。保证对每批次的药品进行检验，对每批次的添加剂要进行赫尔槽试验，以验证其实际效果，保证添加剂的用量真实有效[6]。

严格控制化验纪律，建立化验标准，保证化验质量。要保证化验用药、用水、玻璃器皿的质量，定期对化验设备进行维护检修及校正。通过对化验员进行培训并结合日常考核来提高化验员的化验能力[7]。

4 结语

镀槽的维护管理涉及到很多方面，技术人员和操作者要根据自身的工作性质掌握正确的维护技能和方法，在日常的生产管理中不断总结经验。出现问题时，要共同讨论，总结出一套适合于本车间生产线的维护管理办法。监控好生产原材料，严格执行工艺纪律，运用科学合理的分析和维护方法，才能最大限度地发挥自动生产线连续生产的优点，并保证其高效运行。

[1] 《电镀手册》编写组. 电镀手册(上册)[M]. 北京: 国防工业出版社, 1977: 220-221.

[2] 沈品华, 屠振密. 电镀锌及锌合金[M]. 北京: 机械工业出版社, 2002: 45-52.

[3] 张炳乾, 何长林. 电镀液故障处理[M]. 北京: 国防工业出版社, 2006: 118-119.

[4] 陈永福. 浅谈电镀工艺管理[J]. 电镀与环保, 2007, 27 (1): 44-45.

[5] 谭强. 电镀槽液管理和操作过程的控制[J]. 电镀与涂饰, 1998, 17 (4): 59-60.

[6] 陈亚. 新型碱性无氰镀锌工艺[J]. 电镀与环保, 2006, 26 (1): 14-17.

[7] 王洪奎. 浅谈电镀企业的全面质量管理[J]. 电镀与精饰, 2010, 32 (2): 30-33.

Routine maintenance for baths in alkaline zincate zinc plating line //

MAO Zhi-ping*, DU Shang-zeng

Some routine maintenance methods for the baths of pretreatment, electroplating, and post-treatment during alkaline zincate zinc plating process were discussed based on the characteristics of automatic electroplating production line. It is believed that the bath maintenance management depends on the process management of production line, and the strict execution of process criteria assures the product quality. The efficient operation of an automatic production line depends on the use of rational methods for maintenance management.

zinc plating; alkali zincate; plating bath maintenance; plating production line

Pingdingshan Coal Mine Machinery Co., Ltd., Pingdingshan 467001, China

TQ153.15

A

1004 – 227X (2012) 11 – 0022 – 03

2012–04–25

2012–05–31

毛志平（1982–），男，河南平顶山人，硕士，助理工程师，从事表面处理研究。

作者联系方式：(E-mail) zpmao@yahoo.cn。

[ 编辑：韦凤仙 ]