由除鋅劑引起的滾鍍光亮鎳故障分析及處理

郭崇武

（廣州超邦化工有限公司，廣東 廣州 510460）

由除鋅劑引起的滾鍍光亮鎳故障分析及處理

郭崇武

（廣州超邦化工有限公司，廣東 廣州 510460）

對一次由除鋅劑引起的滾鍍光亮鎳故障進行了分析，并總結(jié)了處理方法。生產(chǎn)實踐表明，在滾鍍光亮鎳的過程中，過量使用除鋅劑會導致鋅雜質(zhì)的電沉積速率變慢，造成鍍液中鋅雜質(zhì)的積累。向鍍鎳槽中加過硫酸鈉破壞除鋅劑，并加1 ～ 2 g/L活性炭吸附，最后用電解法去除鍍鎳溶液中的鋅雜質(zhì)，可消除除鋅劑的不良影響。

光亮滾鍍鎳；鋅雜質(zhì)；除鋅劑；故障分析

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

1 前言

鋅雜質(zhì)影響光亮鍍鎳溶液的性能，鍍液中鋅的質(zhì)量濃度達到20 mg/L時，鍍層低電流密度區(qū)發(fā)黑[1]，鍍液受到嚴重污染時，整個鍍層都會出現(xiàn)黑色條紋。鋅合金壓鑄件滾鍍光亮鎳時，鍍液不可避免地會受到鋅雜質(zhì)的污染，而且鋅雜質(zhì)對鍍層質(zhì)量的影響比較嚴重。鋅雜質(zhì)的來源主要有兩個方面：第一，鋅合金件低電流密度區(qū)底鍍銅層較薄，在滾鍍光亮鎳時金屬鋅會溶解到鍍液中；第二，掉落到鍍鎳槽中的鋅合金件被鍍液腐蝕。鋅雜質(zhì)對鍍鎳溶液的不良影響為業(yè)內(nèi)人士所熟知，但對其機理的認識還比較模糊。本文對一次由于過量使用除鋅劑而引起的故障進行分析，并對故障的排除方法進行總結(jié)。

2 故障分析

2. 1 故障描述

2011年4月中旬，某公司鍍鎳槽受到了鋅雜質(zhì)的嚴重污染，鍍件低電流密度區(qū)鍍層發(fā)黑，鍍不出合格產(chǎn)品。對鍍液電解處理20 h，故障仍未消除，且無明顯好轉(zhuǎn)的跡象。車間用碳酸鈉沉淀法處理鋅雜質(zhì)：往鍍液中加碳酸鈉調(diào)節(jié)鍍液pH至6.3，在60 °C下不斷攪拌鍍液1 h，將鍍液過濾后試鍍，鍍件低電流密度區(qū)仍發(fā)黑，鍍液并無多大好轉(zhuǎn)。

2. 2 原因分析

電鍍行業(yè)一般使用一種配位能力較弱的螯合劑作鍍鎳除鋅劑，其在鍍鎳溶液中優(yōu)先與鋅離子配位，對鋅雜質(zhì)起到掩蔽作用。目前，在處理被鋅雜質(zhì)污染的鍍鎳溶液時，電鍍廠最常用的方法是以配位型除鋅劑處理，其次是采用電解法。采用配位型除鋅劑處理鍍液，可使鋅離子與除鋅劑生成對鍍鎳層性能無明顯影響的鋅離子配合物，鋅離子與鎳共沉積到鍍層中而降低鍍液中鋅離子的濃度，若鍍液不再受到污染，則鋅雜質(zhì)會從鍍液中完全消除，使低電流密度區(qū)鍍層發(fā)黑的現(xiàn)象消失。在滾鍍鋅合金壓鑄件的鍍鎳槽中，鍍液會不斷地受到鋅雜質(zhì)的污染，使用適量的除鋅劑抑制鋅雜質(zhì)的干擾，能夠使鍍鎳過程正常進行。正常情況下，鋅的溶解和電沉積達成平衡，鋅雜質(zhì)保持在允許的濃度范圍內(nèi)。但除鋅劑用量過大時，大量的除鋅劑將與鋅雜質(zhì)生成較穩(wěn)定的配合物，使鋅的電極電位大幅度負移，鋅的電沉積速率變慢，導致鋅雜質(zhì)在鍍液中累積。

在這次故障出現(xiàn)之前，鍍鎳槽受鋅雜質(zhì)的污染較重，要經(jīng)常向鍍槽中加除鋅劑以維持生產(chǎn)。在生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，除鋅劑用量越多，鍍槽受鋅的污染越重，加入除鋅劑后，能夠暫時消除鋅雜質(zhì)的影響，但當除鋅劑消耗完后，鋅雜質(zhì)的影響又會表現(xiàn)出來，而且，隨著處理次數(shù)的增加，鋅雜質(zhì)的污染越來越重。由此可見，這次故障是過量使用除鋅劑造成的。由于鋅雜質(zhì)生成了較穩(wěn)定的配合物，因此，用電解法處理時，鋅的沉積速率很慢，達不到預期的效果；用碳酸鹽沉淀法處理時，鎳離子優(yōu)先生成碳酸鎳沉淀，也無法將鋅雜質(zhì)從鍍液中去除。

3 鍍液處理

3. 1 清理鍍槽

將鍍液從鍍槽中抽出，清理掉落到鍍槽中的鍍件和沉積在鍍槽底部的污泥，用稀硫酸和水清洗鍍槽，再將鍍液抽回鍍槽。

3. 2 過硫酸鈉氧化

用雙氧水處理鍍鎳溶液中的有機物是常用的方法[1]，但雙氧水的分解速率慢，殘留在鍍液中的雙氧水對處理后補加的光亮劑有破壞作用，同時，雙氧水還會使陰極電流效率降低。過硫酸鈉氧化能力強，分解速率快，用過硫酸鈉氧化鍍鎳溶液中的有機物是一種較好的方法[2]，過硫酸鈉能夠在50 ～ 60 °C下迅速氧化除鋅劑，過量的過硫酸鈉則在較短的時間內(nèi)分解為硫酸和硫酸鈉，對鍍鎳溶液無影響。隨后用活性炭處理鍍液，除去除鋅劑的氧化產(chǎn)物[3]。若不加氧化劑處理而直接用活性炭吸附除鋅劑，則不能達到預期的處理效果[4]。具體操作為：向鍍鎳槽中加過硫酸鈉2 g/L，30 min后加活性炭1.5 g/L，4 h后過濾鍍液。

3. 3 電解除鋅

在滾桶中加廢鍍件作陰極，開啟設備，用4 V電壓電解鍍液10 h。取樣做赫爾槽試驗，試片低電流密度區(qū)發(fā)黑現(xiàn)象消失，鋅雜質(zhì)已被去除。

3. 4 試鍍

用赫爾槽試驗確定光亮劑和輔助光亮劑的補加量。將鍍液加熱至55 °C，補加鍍鎳光亮劑和輔助光亮劑，開啟設備試鍍產(chǎn)品。經(jīng)檢驗，產(chǎn)品合格，這次故障已排除。

4 結(jié)語

向鍍鎳槽中加除鋅劑處理鋅雜質(zhì)，如果用量不當，將會影響鍍液的性能。除鋅劑并不能從鍍鎳溶液中除去鋅雜質(zhì)，而只能通過配位作用抑制鋅雜質(zhì)的不良影響。生產(chǎn)實踐表明，除鋅劑與鋅離子配位后使鋅在陰極上的沉積速率變慢，容易造成鋅雜質(zhì)在鍍液中的積累。文獻[5]認為，用配位劑掩蔽金屬雜質(zhì)后，使雜質(zhì)的電極電位接近于鎳離子，從而使金屬雜質(zhì)與鎳離子在陰極上共沉積析出，則鍍液中的異金屬雜質(zhì)不會過多積累。這一觀點適用于處理銅雜質(zhì)，但用于處理鋅雜質(zhì)時，鋅的電極電位比鎳負，加除鋅劑與之配位后鋅的電極電位更負，沉積速率會明顯變慢。在滾鍍鋅合金壓鑄件的生產(chǎn)線上，需要嚴格控制除鋅劑的用量，不能過量使用除鋅劑。對受鋅雜質(zhì)污染較重的滾鍍鎳生產(chǎn)線，在使用除鋅劑的同時，還需配合電解法處理。

[1] 張允誠, 胡如南, 向榮, 等. 電鍍手冊(上冊)[M]. 北京: 國防工業(yè)出版社, 1997: 185.

[2] 李健強, 郭崇武. 鍍鎳漂洗水反滲透回收液中雜質(zhì)的處理方法[J]. 電鍍與精飾, 2010, 32 (1): 41-43.

[2] 郭崇武, 向思杰. 一次電鍍裝飾鉻故障的排除[J]. 電鍍與精飾, 2010, 32 (2): 24-26.

[4] 袁詩璞. 光亮鍍鎳的幾個實踐問題[J]. 涂裝與電鍍, 2009 (3): 3-10.

[5] 張立茗, 方景禮, 袁國偉, 等. 實用電鍍添加劑[M]. 北京: 化學工業(yè)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–），吉林輝南人，學士，高級工程師，主要從事電鍍工藝研究工作。在國內(nèi)外發(fā)表論文80余篇，《電鍍與精飾》和《涂裝與電鍍》雜志編委。

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

[ 編輯：周新莉 ]