铵盐镀锌电镀故障处理

 镀锌专用冷却器

铵盐是指氯化铵。铵盐镀锌是我国开展无氰镀锌研究的最早工艺之一。它是以氯化铵作为锌的络合剂。镀液内由于单独使用氯化铵，它对锌离子的络合能力较弱，阴极极化作用不大，故镀层结晶较粗。虽然提高溶液的PH值可增强氯化铵对锌的络合能力，但易生成氢氧化锌的沉淀。故如不与合适的添加剂相匹配，本工艺便没有实用性。

若在氯化铵镀锌液中加入30g／1的氨三乙酸，组成氯化铵铵二乙酸镀锌液，由于氢三乙酸对锌的络合能力较强，形成氨二乙酸、氨双配位的络阴离子，显著增大了锌沉积时的阴极极化作用，得到结晶细致的沉积层。这种工艺在70年代初很快被推广。现在大家所讲的铵盐镀锌实际上是指氯化铵—氨三乙酸镀锌。 

这种镀液的主要优点是无氰，镀液的分散能力和覆盖能力较好，镀层比较光亮，成本较低。缺点是镀液对钢铁设备腐蚀严重，不适宜自动线生产；锌层钝化膜易变色；夏天镀液内锌离子急剧升高使镀层粗糙，冬天氯化铵结晶影响正常生产。本工艺的最大弱点是铵离子的存在位废水处理变得困难。这类镀液经过多年生产实践(使用最久者已有20余年的历史)，虽然存在某些缺点，但目前应用还较多，特别是我国江浙一带。特别是全国又有回潮现象。青岛使用也不断增加。 

早期的铵盐镀锌使用聚乙二醇、硫脲等光亮剂。但现在则使用钾盐光亮剂，或者说，铵盐镀锌光亮剂与钾盐通用。因此，现在介绍铵盐镀锌故障处理经验。 

铵盐镀锌的工艺配方和操作条件

铵盐镀锌工艺早期的常见配方和操作条件见下。 

早期铵盐镀锌工艺条件 

为了降低镀液中氯化铵的含量，亦有单位采用如下工艺：氯化铵140～160g/1，氯化钾(或氯化钠)50～60g/1，氯化锌50～60g/1，硼酸30g/I，YDZ-1光亮剂10m1/1左右，PH值控制在5左右，阴极电流密度在O.8～2A/dm2。该工艺既适用于吊镀也宜于滚镀。 

有些单位把配方1、配方2加以改进，不使用硫脲、海鸥聚乙二醇等添加剂，采用平平加(5～7g/1)、苄叉丙酮(O.3～O.5g/1)、苯甲酸钠(O.5～1g/l)为添加剂。此镀液镀出的沉积层结晶细致，有时呈半光亮，镀液的分散能力和覆盖能力也较好。 

镀液的配制：

(1)用镀液总体积的2/3左右热水(温度约为60℃左右)在洗净的电镀槽中溶解计量的氯化铵； 

(2)用不超过<, st1:chmetcnv="" unitname="℃" sourcevalue="40" hasspace="False" negative="False" numbertype="1" tcsc="0" w:st="on">40℃的稀氢氧化钠溶液慢慢加入到氨三乙酸的悬浊液中，不断搅拌，使PH值在5.8左右，待氨三乙酸全部溶解后加入槽中， 

(3)把氧化锌用少量水陪解后加入槽中(若采用氧化锌，则先用少量水将氧化锌调成糊状，然后用上述氯化铵和氨三乙酸的溶液溶解后倒入槽内)； 

(4)将硫脲用温水溶解并释稀后加入槽内； 

(5)把聚乙二醇和海鸥洗涤剂放在同一容器中，用约5倍体积的温水溶解后加入槽内 

(6)用槽内溶液把1～3g/l的锌粉调成悬浊液，分散于槽内，充分搅拌半小时，过滤； 

(7)加水至规定体积，充分搅拌，分析并调整镀液成分，即可试镀。 

若采用组合型光亮剂配制，顺序(3)后，可分别加入锌粉和1～2g/1的粉末活性炭，充分搅拌以去除异金属杂质和有害的有机杂质，滤后．搅拌下加入经稀释过的组合光亮剂即可试镀。 

早期铵盐镀锌故障及其处理方法示例如下。采用现代光亮剂型的可进行参考。 

故障现象1

新配氯化铵镀锌，发现锌层发黑，钝化不亮。 

原因分析 

出现上述故障的单位所采用的镀锌配方为： 

锌  (g／1)          25 

氯化铵(g／1)        250 

平平加(g／1)        2 

硫脲(g／1)          2 

PH                  5.2 

他们在配制氯化铵镀锌时，嫌氨三乙酸的成本高，不用它，而聚乙二醇当地又无货源，拟用平平加替代。配制时由于疏忽，平平加用了10倍的量，即20g／1，所以得到的镀层是黑色的，覆盖能力也较差。他们还以为平平加不足，又加了15g/l，总量达35g/l，镀层依然如此，钝化也不亮。 

大家知道平平加的组成是RO(CH2CH2O)nH，它是高级醇与环氧乙烷作用所得到的聚氧乙烯脂肪醇醚，是一种表面活性剂，与其它光亮剂组合使用时又称它为载体光亮剂。在酸性光亮镀锌液中类似平平加这类表面活性剂，虽然在一定程度上对锌层的光泽性起些作用，但它的主要贡献是由于它的存在能使其它光亮剂稳定地、均匀地分散于镀液中，并能充分发挥其他光亮剂的作用。平平加用量少作用不大，过多也无益处。 

取该镀液250m1进行赫尔槽试验，电流强度1A，时间5min，温度为室温。所得赫尔槽样板电流小的一端(约1／3)镀层发黑；电流较大的一端(约2／3)正常。表明该镀液的性质是电流大处镀层正常，而电流小处镀层发黑。实验室内在11烧杯中进行吊镀试验，当电流密度为5A/dm2时，结果很好，镀层有黄色出现，钝化后镀层光亮，这表明由于平平加加入量太多，电流密度大的地方，阴极负电位较大，使原来过多吸附的平平加将部分脱附；镀层正常；电流密度小的地方，阴极表面过多地吸附了平平加，使镀层发黑。 

处理方法： 

停止添加平平加，进行大电流电解处理，人为消耗平平加，或开大电流生产，控平平加逐渐消耗，再适量加入氨三乙酸和聚乙二醇。 

故障现象2

滚镀锌零件经低铬酸钝化后，发现零件表面有密集的小泡，小泡呈半圆形。 

原因分析： 

起泡现象的产生有两方面的原因一是脆性所引起；二是镀层与基体结合力不良所引起。脆性和结合力从概念上来说是绝然不同的两回事。脆性是指镀层中由于夹杂无机或有机等杂质，内应力增大而发脆。脆性镀件弯曲时，弯曲处有镀层粒屑飞出；剥离镀层时不能成片撕下，往往成金属小块；放在耳边弯曲薄型锁件时，还能听到嘶嘶声。脆性十分严重的镀层甚至在镀槽中就豁裂，或者镀后处理后，一经干燥就起泡、豁裂。 

结合力是指镀层和基体金属结合得牢不牢的问题。二者含义虽不同，但对镀层来说有时不好区分，往往表现为锌层起泡。 

引起锌层发生脆性的原因大多是由于光亮剂加入量过多而造成。光亮剂加入量太多，夹杂在镀层内的有机物质也多，内应力猛增，以致锌层鼓泡。如苄叉丙酮加入量太多，内应力大到一定程度，会使锌层成碎末而剥离下来。 

导致结合力不良的因素主要有两点：第一是零件表面的油污未除干净，刚开始电镀锌层不易在油污处沉积，经过一定时间锌层虽然也能沉积其上，但锌层与基体之间存在着油污夹层，造成该部位锌层与基体之间结合力不良；第二由于镀槽中重金属杂质如铅、铜等含量太多，影响了锌的电沉积，使锌中夹杂较多的成、铜等杂质，从而使镀层与基体结合力不良，出现起泡。 

镀液中重金属杂质的由来：一是锌阳极和使用的化工原料不纯，电镀中随着阳极不断的溶解，阳极板中的重金属杂质不断地溶解到镀液中；二是阳极导电棒及挂吊锌阳极所使用的钢材挂勾等腐蚀，其腐蚀产物落入镀液之中。 

处理方法： 

发现镀层起泡时，首先应判别起因，确证是由哪种因素所引起，然后对症下药。具体步骤：先观察一下锌镀层的光亮性，如果锌层的光亮度不正常，光亮性很足，应查问光亮剂的加入量，如加入过多，起泡故障就很有可能是脆性所引起。如锌层的光亮度与正常生产情况镀出的锌层不相上下，则检查其结合力。先仔细观察经过前处理后的零件其表面是否留有油污，同时把零件在水中浸润一下，视察它润湿性是否良好(金属表面水成一片表明润湿性好，否则油污未除净)。如果检查发现零件表面润湿性较差，的确留有油污的话，则起泡故障很可能就是表面油污未除净所引起。措施：立即加强前处理工作，去油溶液应添加氢氧化钠等除油剂，提高去油溶液的温度，或者更新去油溶液，以提高去油能力。若是滚光溶液还需提高皂荚粉的含量。经检查，如果零件表面油污已无残留，而镀液大处理(锌粉处理)的周期已很长，这样起泡的原因很有可能是镀液中的铜、铅等杂质过多而造成。遇到这种情况，解决的办法可在镀液中添加适量的氨三乙酸或乌洛托品(六次甲基四胺)，依靠它们对重金届离子的络合作用来降低这些重金属杂质的影响。如果加入络合剂已起不到掩蔽金属杂质的作用时(即故障仍未消除时)，这就说明镀液中的重金属杂质已达到相当多的数量，则该镀液必须用锌粉进行大处理了。 

故障现象3

某电镀厂配制以苄叉丙酮为添加剂的铵盐镀锌镀液，配好后镀液呈桨状，始终镀不出合格产品。 

原因分析： 

据该厂介绍，配槽时原料用量计算正确，原料规格也符合要求，光亮剂的溶解和添加也无不妥之处。用5.4～7.O的PH精密试纸测得PH值为7.0。 

如果光亮的加入方法恰当，用量正常，一般情况下镀液是不会发生浑浊的。现镀液呈浆状，多数是由于镀液PH值高生成氢氧化锌沉淀所引起。测得PH值是7.0，已偏高。由于该厂所用的PH精密试纸的上限值为7.O，真正的PH值不得而知，很有可能在7.0以上。后换高一档试纸测定，发觉PH已达7.6，怪不得槽液呈浆状浑浊，这是PH偏高所致。 

当时，正是严冬腊月天，槽内没有加温设备，槽液为6℃，这样低的温度使氮化铵过饱和而结晶沉淀，电流也无法开大，故始终镀不出合格镀层。 

处理方法： 

先调整PH值考虑到当时温度低向镀液中直接加入浓硫酸(通常情况下用醋酸调PH值较好)，利用硫酸溶解时的放热作用，把PH降到6.2，槽温升至23℃，浆状物就溶解了，试镀出来的产品非常好。 

这个故障的教训是温度、PH值等操作条件不符合要求；操作过程中对于这些普通的电镀要领，一点马虎不得。 

故障现象4

复镀产品(镀锌钝化后表面不合要求，或厚度末达到标照用稀盐酸或硝酸格镀件表面的钟化膜去除，然后直接在锌层上复镀锌)发现起泡； 

原因分析： 

复镀产品如果发现表面起泡，则多数是由于原来锌层表面的铬酸盐钠化膜末除净造成的。 

处理方法 

适当延长发镀零件在稀盐酸中或稀硝酸中的浸渍瞬间，核表面钝化膜完全除净，然后再进行复镀。 

故障现象5

某单位挂镀零件，镀层外观色泽正常，经低浓度铬酸白钝化后，钝化膜变黑。经分析认为可能是镀液中的重金属杂质多所造成，用锌粉进行大处理。大处理后起初几槽镀出的军件钝化后色泽正常，但镀了一天后又重复出现钝化膜变黑的故障又用锌粉处理，处理不久毛病重视。如此折腾了一个星期也未解决。 

原因分析： 

锌链层中如果夹杂异金属杂质太多，不仅会引起前述的起泡现象，世会发生稀硝酸出光后锌层变黑(或者出光不亮)现象。零件从镀液中出槽时，外观锌层是正常的，只有当它经出光或钝化后才会发现这种现象。 

产生此故障的原因是由于镀液中异重金属杂质多之故，而且用锌粉处理后故障即消除，更证明故障是由镀液中的异金属杂质Cu2+、Pb2+等所引起。那么为什么经处理电镀了一天又重复出现钝化膜变黑的故障呢? 

故障2中我们已经指出了镀液中重金属杂质的来源。一天之内从阴、阳极铜棒或挂钩上，因腐蚀产物落入镀槽使槽内金属杂质增多而产生此故障这显然是不可能的。另外一天之内又 

没有补充新的药品，即因药品不纯而引入杂质的可能性可以完全排除.镀液内异金属杂质的增多最大可能是由于阳极纯度不高，电解中从阳极上溶解而进胶液内。 

处理方法： 

将纯度不高的锌板以优质锌板(零号或1号锌板)换之；同时补充些氨三乙酸以掩蔽液内异金病杂质。或者用锌粉再一次处理镀液，挂入优质锌板后进行生产。 

这个故障告诉我们，阳极的纯度对于生产的正常进行十分重要，有很多故障是由于我们忽视了阳极的纯度或者购买后汉有检验就急于投产所造成.锌板的纯度一定要达到4个9至少要达到3个9(即99.99%或99．95％)以上。 

这个故障又告诉我们，病因虽巳找出，然病根未除，故障是不可能彻底解决的。 

资料来源：中国电镀网 http://www.zgdiandu.com.cn