摘要介紹氯化物鋅鐵合金在防護電鍍領域方方面面的應用,總結10所應用實踐的基本經驗,批出是可望取代電鍍鋅與熱浸鍍鋅的理想工藝. 關鍵詞電鍍、鋅鐵合金、應用技術 1前言 鋅鐵合金電鍍有酸性和堿性兩類溶液，鍍層鐵含量從0.2%~27%不等，含量高于3%為高鐵含量低于1%為低鐵含量，以0.2%~0.8%的防護性能最優異。防護性能比鋅鍍層提高3-5倍已形成共識。 目前國外鋅鐵合金的應用越來越廣泛，在歐洲、日本、美國和亞洲各國已得到大量應用，特別是日本更為廣泛，Zn-Fe合金已完全取代了鍍鋅。 國內的Zn-Fe合金已開始應用于生產。本工藝為酸性氯化物體系，1992年初用于生產實踐，同年《電鍍與涂飾》第三期發表筆者的論文。10年來，已先后在國內各電鍍雜志發表7篇本工藝性應用論文。 1997年國防工業出版社出版的第三版《電鍍手冊》將本工藝編入電鍍合金章的鋅基合金一節內。 本工藝取代電鍍鋅，鍍厚10μm，經超低鉻(CrO32g/L)彩鈍后，按GB/T6458-1986標準作鹽霧試驗7周期(168h)，樣件鈍化膜未變色，也無白銹，完好無損。取代熱浸鍍鋅，將鋼管鍍厚24μm，經超低鉻(CrO30.5g/L)銀白鈍化后，按GB/T3091-1993標準作硫酸銅浸漬試驗，結果表明，完全符合熱浸鍍鋅標準。 這表明本工藝取代電鍍鋅與熱浸鋅是較為理想的。 2工藝要點
2.2溶液配制 先將ZnCL2與KC1用1/2體積水溶解，加鋅粉與粉狀活性炭各1g/L處理過濾入槽。以試劑HC1調PH至4。將抗壞血酸用適量水溶解后倒入以10倍水溶解的FeSO4.7H2O溶液內，此時溶液顯渾，靜置到清澈透明時加入。ZF-A開缸劑以1-2倍水、ZF光亮劑以2-3倍水(夏秋冷水，冬春熱水)、ZF-B調整劑以2-3倍水稀釋加入。將水補加至所需體積，溶液攪拌均勻，電解4h試鍍生產。 2.3氯化物鍍鋅液的轉化 鉀(鈉)鹽鍍鋅可直接轉化。 用1g/L-2g/L鋅粉5g/L-7g/L粉狀活性炭處理過濾，以試劑HC1調PH至4，現按本工藝所需成份含量補加即成。原有硼酸無多大影響，隨帶出量消耗完為止。 3應用 氯化物鋅鐵合金廣泛應用于防護電鍍的方方面面。掛鍍除鋼鐵零部件外，則為鋼管內外、線路金具、板材、輕鋼龍骨與瑪鋼管件等。滾鍍正在應用。連續電鍍有線材與家用電器內的小管材等。 本工藝應用10年來，用戶作了較為客觀的評價。正如哈爾濱儀表廠電鍍分廠在《材料保護》2001年第6期發表的《電鍍鋅鐵合金工藝的應用》一文中將應用情況總結為三條： (1)鋅鐵合金鍍層硬度高，光亮度好。當鍍厚10μm以上時，經機械拋光，其亮度可與鍍鉻相媲美; (2)經銀白鈍化后，作中鹽霧試驗，96h無白銹。彩鈍后，鹽霧試驗165h無白銹，且鈍化膜不變色; (3)鋅鐵合金比鍍鋅工藝更穩定，鍍液易維護，鍍層防護性能比鍍鋅層提高3倍以上。 在生產實踐中，不公取代了電鍍鋅，還取代熱浸鍍鋅。因為執鍍鋅層不完全是純鋅層，確切地說也是鋅鐵合金層。其組成為：η純鋅層—∈鋅—鐵層—δ鐵鋅合金層—y鐵—鋅層—a鐵基體。 鍍層除含鐵外，還要有一定的鍍層厚度。由于鍍鋅層厚而致密孔隙小，腐蝕介質不易滲入腐蝕基體。 熱浸鍍鋅的鐵來自液態鋅對鐵制鋅鍋的熔解產生，Zn—Fe液中的鐵以離子態(Fe2+)加入的，在電場作用下，主要按異常共沉積機理形成Zn—Fe合金鍍層。鍍層晶粒比鋅層晶粒更加細小而致密，鍍厚24μm以上時，細小均勻的晶粒使鍍層致密得幾乎無孔隙，抗腐蝕性能還超過熱鍍鋅標準(見表2)。
同時鋅鐵合金與熱鍍鋅比，在電鍍過程中的鋅耗、能耗成倍降低，生產成本也成倍降低，從而大大地增強了市場的競爭能力。 4體會 4.1鍍液穩定性的控制 pH值是弱酸性溶液的重要工藝條件，關系到溶液的穩定正常。實踐體會，在本工藝中尤為重要，因此pH的穩定是本工藝鍍液穩定的基礎，也是基本經驗。 在弱酸性鍍液里，一般都以硼酸作緩沖劑以穩定pH，筆者沒有加入。工藝試驗與生產實踐表明，硼酸對本工藝的緩沖作用不大。用試劑配2000mLZn—Fe鍍液，1000ML加硼酸30g，1000ML不加，在相同電流、時間、工件各鍍60dm2后測pH均上升0.1。某廠Zn—Fe液含硼酸30g/L，鍍輕鋼龍骨，生產兩班倒滿負荷，每天還需要用稀HC1調pH，否則影響鍍層質量。 此外，H3BO3在氯鋅液中易形成不溶性聚硼酸鋅化合物，使陽極表面形成較硬膜層，影響陽極正常溶解，游離于溶液中，還降低鍍液導電性能。鑒于此可不用硼酸。 影響pH穩定除陰極析氫外，則是陽極。停鍍取出陽極，生產再掛入，pH穩定。停鍍不取陽極，生產時(隔夜)測試pH上升0.5。這在工藝試驗與生產應用中均得到驗證。 不取陽極pH上升，是由于鋅陽極浸入以鋅為主的鹽溶液里，無電流通過時，在陽極與溶液兩相界面要自發形成雙電層。使溶液內氧化與還原反應無規則地不停地進行。反應結果，陽極自溶解，主鹽增多，Fe2+氧化成Fe3+加快，pH隨之上升。 試驗與生產還表明，停鍍一個月以上，溶液中雖無陽極，pH也緩慢上升，這是由于空氣中的氧不斷滲入溶液與Fe2+產生氧化反應的結果。 因此停鍍時間較長，恢復生產時應加0.2g/L—0.3g/L抗壞血酸將Fe3+還原為Fe2+將pH調至4，方能生產。 穩定pH的措施： (1)停鍍取出陽極，生產時再掛入; (2)每天用精密試紙測Ph，高于5用稀鹽酸調至4;低于3.5用稀氫氧化鈉溶液調至4。 (3)陰極電流密度，多用中下限，少用上限。電流大，析氫量大，pH上升。 工藝條件的pH影響鍍液穩定性能，基礎液中的鹽和導電鹽也是不可忽視的因素。在生產中只要將主鹽和導電鹽的濃度，陰極電流密度與pH值控制在工藝范圍，鍍液就能穩定正常生產。 4.22獨特的后處理工藝 鋅鐵合金鍍層鐵含量在3%—50%需閃鍍一層光亮鋅才能常規鈍化;含鐵量小于1%能常規鈍化。前者已形成共識，后者并非如此。 本工藝鐵含量0.2%-0.8%。電鍍時對工藝條件稍有忽視，鈍化膜質量也有影響，這已為生產所驗證。 實踐證明，氯化物鋅鐵合金的鈍化不能用鍍鋅的常規鈍化，只能用適合于自身特點的鈍化工藝。 實踐總結：HNO3出光液濃度為1ML/L–3ML/L，各色鈍化液除蘭白與軍綠鈍化液HNO33ML/L-5ML/L外，其余色澤均無HNO3;CrO3除黑鈍化30g/L外，其余CrO3均在0.5g/L-5g/L之間。 本工藝銀白鈍化，光亮照人，彩色鈍化，鮮艷奪目，黑色鈍化，油光黑亮，深受用戶青睞。 5結語 綜上所述，10年應用實踐表明，鋅鐵合金對提高鍍層質量，減薄鍍層，節約金屬，減少污染與降低成本方面是取代電鍍與熱浸鍍鋅的理想工藝，同時也展示了鋅鐵合金是一個很有發展前景的防護電鍍工藝。
|
