電鍍故障的處理和除雜劑的正確使用

朱卓敏 王宗雄

電鍍故障的處理和除雜劑的正確使用

朱卓敏 王宗雄

0 前 言

在電鍍生產(chǎn)中，除了鍍液中常規(guī)成分組合、使用不當(dāng)或工藝條件、范圍操作失誤外，人們常將那些影響鍍液性能及鍍層質(zhì)量的因素稱為“雜質(zhì)影響”。鍍液中的雜質(zhì)有兩種：一種是無機雜質(zhì)，另一種是有機雜質(zhì)。所謂無機雜質(zhì)，是指除主鹽離子以外的異金屬離子。電鍍?nèi)芤旱木S護(hù)與保養(yǎng)是很重要的，尤其是鍍液雜質(zhì)的影響，雜質(zhì)的來源非常復(fù)雜，出了故障要慎重考慮故障原因，加強檢查和分析后，才能采取相應(yīng)措施，決不可盲目處理，否則會走彎路，電鍍故障得不到及時排除。

去除雜質(zhì)排除電鍍故障、凈化鍍液通常有以下幾種方法：電解法、沉淀法、氧化還原法、活性炭吸附法、離子交換法和掩蔽配位法。以上幾種方法，除掩蔽法以外，有個共同弊病是必須停止正常生產(chǎn)，且處理時間長，又損耗大量的主鹽。

1 電解法

實際上就是電鍍，不同的是用小電流密度，陰極不是掛要加工的零件，而是掛瓦楞形鐵板或鐵絲網(wǎng)，陰極電流密度控制在0.1～0.5 A/dm2。在通電的情況下，使異金屬雜質(zhì)在陰極電解板上沉積，目的是要去除鍍液中的雜質(zhì)，但是在電解去除雜質(zhì)的同時，往往也伴隨有溶液中主要金屬離子的放電沉積。為了提高去除雜質(zhì)的速率，減慢溶液中主要金屬離子的沉積速率，就要注意電解處理的操作條件。電解用的陰極面積要盡可能大，用電解法去除雜質(zhì)，大多是在陰極表面上進(jìn)行的，所以增大陰極面積，可以提高去除雜質(zhì)的效率。此方法一般應(yīng)用于新配制的鍍液。

2 沉淀法

也稱高pH沉淀法或難溶鹽沉淀法，適用于弱酸性的鍍液。如光亮鍍鎳、酸性光亮鍍銅、酸性鍍鋅等。沉淀法一般來說，應(yīng)在氧化還原法的配合下，結(jié)合活性炭吸附法共同進(jìn)行。高pH沉淀法或難溶鹽沉淀法，用堿提高鍍液的pH值，使鍍液中的金屬雜質(zhì)生成難溶于水的氫氧化物沉淀。如：在鍍鎳溶液中處理鐵、銅、鋅雜質(zhì)。

沉淀處理時，一般應(yīng)將鍍液加熱，pH值應(yīng)調(diào)節(jié)到6左右，以加快沉淀反應(yīng)速度和增大沉淀顆粒，使之易于過濾。處理時應(yīng)強烈攪拌，以促使沉淀劑與雜質(zhì)作用。沉淀劑加入量不宜太多，以避免主鹽損失較多而增加處理費用。

3 氧化還原法

此法利用氧化還原的原理，選用適當(dāng)?shù)难趸瘎┘尤肴芤?，將雜質(zhì)氧化除掉或氧化為相對無害的物質(zhì)，或者氧化成容易用其他方法除去的物質(zhì)。

例一：某些電鍍液中，部分有機雜質(zhì)會造成鍍液故障，它可以用雙氧水或高錳酸鉀氧化為CO2和H2O，或氧化為容易被活性炭吸附除去的物質(zhì)。

例二：銅鎳鉻生產(chǎn)線上，氰化鍍銅液中，經(jīng)常會帶入六價鉻，而六價鉻在大多數(shù)的鍍液中，會降低電流效率，有時甚至使鍍件的低電流密度區(qū)鍍不上鍍層，危害性較大。在某些情況下，可以用連二亞硫酸鈉(保險粉)作還原劑，將六價鉻還原成三價鉻。在某些鍍液中，少量的三價鉻對鍍液影響不大，則可以不必除去。但在有些鍍液中三價鉻也有影響，那就應(yīng)提高鍍液pH值，使生成Cr(OH)3沉淀或用其他方法將其除去。

例三：在酸性鍍鋅液或鍍鋅合金的鍍液中，有銅雜質(zhì)或鉛雜質(zhì)影響時，可以用鋅粉置換，將它們還原為金屬銅或金屬鉛，然后過濾除去。

例四：在酸性鍍鎳溶液中有銅雜質(zhì)是普遍存在的現(xiàn)象。其處理方法也有多種，可以用電解法，也可用氧化還原法、沉淀法或掩蔽法。據(jù)了解，處理酸性鍍鎳溶液中銅雜質(zhì)時所用的氧化還原劑可分含硫和不含硫二大類，如果鍍鎳后要鍍鉻的，就不能選用含硫的除銅劑，因為含硫的鎳層會使后續(xù)套鉻發(fā)花，嚴(yán)重的會鍍不上鉻。用掩蔽法的除銅劑基本上含硫，由義烏都得益公司生產(chǎn)的ZS除銅粉不含硫，是鍍銅鎳鉻生產(chǎn)線上鍍鎳溶液除銅雜質(zhì)的理想產(chǎn)品，每1mg約可除銅雜質(zhì)5 mg。

4 活性炭吸附法

活性炭是一種固體吸附劑，它對氣體、液體和固體微粒(吸附質(zhì))都有一定吸附能力。凈化鍍液時，活性炭的用量，應(yīng)根據(jù)有機雜質(zhì)污染的程度而定，較少的有機雜質(zhì)只需用1 g/L左右的活性炭就可以了；當(dāng)有較多的有機雜質(zhì)時需兩次活性炭吸附（第一次加3 g/L活性炭，攪拌、靜止、過濾；第2次加2 g/L活性炭，攪拌、靜止、過濾）。為了更好地去除難吸附的有機雜質(zhì)，在用活性炭處理前，先用氧化劑(雙氧水)進(jìn)行氧化處理（把長鏈有機分子雜質(zhì)，先氧化成容易被活性炭吸附的短鏈分子的有機雜質(zhì)），即所謂氧化劑·活性炭聯(lián)合處理（常用的是雙氧水·活性炭處理）。

5 離子交換法

它是利用離子交換樹脂上有一種可交換的離子，與溶液中的離子進(jìn)行交換。當(dāng)需要交換除去溶液中的陽離子時，就采用陽離子交換樹脂。反之，用陰離子交換樹脂。

6 掩蔽配位法

掩蔽法是向鍍液中加入一種對雜質(zhì)起掩蔽作用的掩蔽劑，從而消除雜質(zhì)有害影響的方法。這種方法既不需要過濾鍍液，又不需要其他處理設(shè)備，是一種簡便可行的好方法。掩蔽劑能使雜質(zhì)異金屬離子與主鹽金屬離子共沉積而形成合金，因而使用方便，加入適量掩蔽劑后攪拌片刻，有害影響立即消失，可獲得全光亮的鍍層，特別適用于生產(chǎn)任務(wù)緊時的應(yīng)急性處理，并且不損耗主鹽。這些掩蔽劑既不與有害雜質(zhì)生成沉淀，也不需要用活性炭等其他方法作進(jìn)一步的處理，所以這是凈化鍍液最簡便的方法，也是目前最常用的方法。

6.1 掩蔽法在酸性鍍鎳液除去雜質(zhì)中應(yīng)用

目前市面上針對鍍鎳溶液的各種掩蔽法除雜劑較多，但鍍鎳溶液中各種雜質(zhì)產(chǎn)生的幾率也較高。銅、鋅、鉻（Ⅵ）、鉛、鐵是光亮鍍鎳液中的有害雜質(zhì)，它們在鍍液中的規(guī)定含量為：Cu2+0.01～0.05 g/L，Zn2+0.02 g/L，F(xiàn)e2+0.05 g/L，Cr(Ⅵ)0.01 g/L。若超過規(guī)定值，則鍍層出現(xiàn)粗糙、麻點和黑條紋等現(xiàn)象。

鍍鎳掩蔽法除雜劑有綜合型除雜劑，也有針對單一異金屬的如：除銅劑、除鋅劑、除鐵劑、除鉻劑等。這些針對單一異金屬的除雜劑對號入座，造成的影響作用顯著，對其他雜質(zhì)的作用就不如綜合除雜劑。

根據(jù)大多數(shù)廠的經(jīng)驗數(shù)據(jù)表明，每用氧化還原法和沉淀法大處理一次，平均要損耗硫酸鎳＞30 g/L。還需加雙氧水和活性炭，而且需停產(chǎn)。因此，經(jīng)濟損失不小。只要仔細(xì)算一算，就可得出結(jié)論。酸性鍍鎳溶液中平時補加適量的、對號除雜劑，可延長大處理周期，百利無害。對于被少量六價鉻污染的鍍鎳液，可以用“ZS鍍鎳除鉻劑”（義烏都得益公司產(chǎn)品）解決，無須停產(chǎn)，添加后立竿見影，馬上恢復(fù)正常生產(chǎn)。

例：鋼鐵零件直接滾鍍鎳或管狀工件鍍鎳，眾所周知，鋼鐵在酸性的溶液中是很容易腐蝕溶解的，特別是鋼鐵管狀工件鍍鎳，外面鍍上鎳后，由鎳層的保護(hù)、使鋼鐵件不會腐蝕溶解。但內(nèi)壁深處是鍍不上鎳層的，而且長時間地浸泡在酸性溶液中，零件電鍍多長的時間，也等于鋼鐵零件在酸性溶液中腐蝕溶解了多長的時間。這樣，就會產(chǎn)生大量的Fe2+雜質(zhì)。當(dāng)Fe2+＞0.05 g/L時，使鍍層粗糙、出現(xiàn)針孔和脆性增大，鍍層的孔隙率增加，光亮度下降，原始經(jīng)典處理有二個方法：

（1）電解法：瓦楞形鐵板或鐵絲網(wǎng)小電流密度電解，使鐵雜質(zhì)沉積在陰極上，同時也會使大量的鎳離子與鐵雜質(zhì)一起共沉積，而且需較長時間的電解，又不能夠完全去除鐵雜質(zhì)，既耗時又耗去大量的鎳鹽。

（2）氧化還原法加沉淀法：去除鍍鎳液中的鐵雜質(zhì)，一般也是用調(diào)高pH值處理。先加30%的雙氧水1mL/L，將Fe2+氧化為Fe3+，然后加熱至65～70 ℃，加入CaCO3（或BaCO3）提高pH值至6左右，攪拌30～60 min，趁熱過濾除去沉淀，再調(diào)整鍍鎳液的pH值和成分濃度后，即可正常鍍鎳。然而，在鍍鎳溶液中生成Fe(OH)3沉淀的同時，部分主鹽（硫酸鎳）在氧化劑的作用下生成Ni(OH)3沉淀，經(jīng)實驗證明，主鹽損失大于30 g/L，而且主鹽越高的溶液失去的主鹽越多。

相比用“ZS鍍鎳除鐵劑”來處理此類故障就大不同了，它是采用掩蔽配位法來處理鐵雜質(zhì)，其原理是改變了鐵雜質(zhì)的沉積電位，使鐵雜質(zhì)能與鎳離子共沉積，并以鎳鐵合金鍍層的形式來凈化鎳溶液中的鐵雜質(zhì)。所以無須過濾設(shè)備，不必停產(chǎn)和小電流電解，只要加入ZS鍍鎳除鐵劑后略經(jīng)攪拌，即可正常生產(chǎn)。

6.2 掩蔽法在酸性鍍銅液除雜中的應(yīng)用

6.2.1 酸性鍍銅液中雜質(zhì)的由來

酸性光亮鍍銅生產(chǎn)中出現(xiàn)的故障原因很多，其中有的是光亮劑添加過多引起有機雜質(zhì)的問題，還有就是溶液中無機雜質(zhì)過多的問題等。

（1）有機雜質(zhì)的處理：對鍍銅液中的光亮劑，通常是采取勤加、少加的原則，避免一次性加入過多的光亮劑。如果光亮劑加入量過多，或者在鍍銅液溫度高時光亮劑足量，但在鍍銅液冷卻下來后則光亮劑就顯得過量了，這時的光亮劑就起到了有機雜質(zhì)的影響。在電鍍零件的低電流密度區(qū)出現(xiàn)亮與不亮的明顯分界，復(fù)雜零件的深凹處鍍銅層發(fā)花，甚至鍍層上有銅粉末狀析出物等故障。銅粉是銅鍍液中的一價銅離子所形成的，會引發(fā)鍍銅層粗糙、毛刺和銅粉脫落形成的針孔現(xiàn)象。如果是鍍液中一價銅引起了低電流密度區(qū)鍍層不亮，可在霍爾槽內(nèi)加入適量雙氧水，觀察低電流密度區(qū)鍍層的光亮度是否改善，如有改善，就表明鍍液中一價銅較多，否則就不是一價銅的問題。

（2）銅粉的產(chǎn)生途徑是由磷銅陽極中磷含量和鍍液中氯離子的含量不標(biāo)準(zhǔn)而生成的。如果銅陽極中含磷量低，電鍍時陽極表面難以形成棕黑色的膜，這樣“銅粉”就多，并會有一價銅溶解進(jìn)入。如果添加雙氧水后故障消失，但過了一會兒故障又重新出現(xiàn)，需要再加雙氧水才能消除故障。這表明鍍液中很容易產(chǎn)生一價銅，那就要檢查陽極。如果陽極在正常電流密度下，其表面沒有棕黑色膜存在，就說明該陽極質(zhì)量不好或含磷量太少，應(yīng)予更換。

（3）氯離子的含量過低或過高都能產(chǎn)生一價銅，氯離子太低就不能充分與一價銅離子結(jié)合，銅在形成二價銅離子的過程中就不能充分將一價銅離子(氯化亞銅)轉(zhuǎn)換成二價銅離子(硫酸銅)，形成銅粉；氯離子太高，會形成過量的氯化亞銅，產(chǎn)生歧化反應(yīng)2Cu+=Cu+Cu2+，形成銅粉。

6.2.2 雙氧水處理法的局限性

適量的氧化劑（雙氧水）能除去有機雜質(zhì)和暫時分解一價銅。過量添加可能會造成鍍液中整體光亮劑比例的失調(diào)，加入的氧化劑破壞鍍銅液中有機雜質(zhì)時，務(wù)必加熱到55～65 ℃，強烈攪拌0.5 h以上，否則一是氧化不徹底，二是殘存物除不盡。稍不慎可能未除盡有機雜質(zhì)，甚至?xí)购蠹尤氲墓饬羷┰俣缺黄茐模虝r間很難調(diào)至正常。

6.2.3 掩蔽法綜合型除雜劑

ZS酸銅除雜去氯劑（義烏都得益公司研發(fā)的產(chǎn)品）是一種多功能綜合型除雜劑，能有效除去酸銅鍍液中有機雜質(zhì)，使一價銅迅速成配位化合物沉淀，并有隱蔽氯離子和消除鐵雜質(zhì)的功能。

6.2.4 鐵雜質(zhì)的處理

（1）酸性鍍銅液中鐵雜質(zhì)的來源，主要是鋼鐵零件不慎掉入鍍槽，在酸性鍍液中溶解而產(chǎn)生鐵雜質(zhì)。在電鍍管狀鋼鐵零件時，也容易產(chǎn)生大量鐵雜質(zhì)，因為管狀鋼鐵零件的內(nèi)孔很難上鍍層，但又浸泡在酸性溶液中，可以說外面上多厚的鍍層，內(nèi)孔就能溶解同等的厚度，而溶解了的鐵離子就是鐵雜質(zhì)。鐵雜質(zhì)會降低鍍銅液的陰極電流效率，較多的鐵雜質(zhì)會影響鍍銅層的結(jié)構(gòu)，形成不均勻的光亮鍍銅層。

（2）傳統(tǒng)的去除鐵雜質(zhì)方法：在鍍液中加入1～2 mL/L 30%的雙氧水，使鍍液中Fe2+氧化為Fe3+；將鍍液加熱至50～60 ℃，在攪拌條件下，用Cu(OH)2提高鍍液的pH值至5.0，使鍍液中Fe3+生成Fe(OH)沉淀，或稀釋鍍液來降低鐵雜質(zhì)的含量（稀釋后再補充其他成分)。提高pH值使鐵離子生成氫氧化鐵的同時，鍍液中的部分銅離子也變成氧化銅粉，與氫氧化鐵一起沉淀。造成主鹽（硫酸銅）大量流失，而且硫酸銅含量越高，損失的主鹽越多。

6.2.5 ZS酸銅處理劑（除藍(lán)膜劑）

這是一種新型酸性光亮鍍銅除雜劑，適用于染料型光亮劑酸銅溶液。由于不易發(fā)現(xiàn)酸銅鍍層異?，F(xiàn)象，卻出現(xiàn)在亮鎳鍍層上的藍(lán)霧現(xiàn)象，實際是酸銅故障。此時，可選用酸銅處理劑（去藍(lán)膜劑）對溶液進(jìn)行處理，選用該處理劑對溶液進(jìn)行處理，使用簡便，無需停產(chǎn)并有立竿見影效果。使用方法：添加量0.05～0.10 g/L，用適量蒸餾水把粉劑溶解后加入酸銅溶液中，攪拌均勻即可。用該處理劑替代雙氧水處理酸銅槽后，其效果更佳，不必?fù)?dān)心溶液中殘留雙氧水。

6.2.6 ZS酸性光亮鍍銅除麻劑

鍍銅層上的麻點，有時在鍍前處理過的毛坯上或預(yù)鍍銅層上就有了，但當(dāng)時還看不出來，經(jīng)過鍍光亮銅后，由于鍍銅層比較光亮，麻點就比較明顯了。吸附在零件表面上一些小油滴（油滴在空氣中容易干燥），導(dǎo)致鍍銅層出現(xiàn)麻點。使用染料型光亮劑也會因為光亮劑不平衡或光亮劑配比不當(dāng)而出現(xiàn)麻點，ZS酸性光亮鍍銅除麻劑，能有效除去酸性光亮鍍銅出現(xiàn)的麻點、麻砂，無須停產(chǎn)處理，不損耗主鹽，不影響生產(chǎn)。

6.2.7 ZS除鉻劑

在鍍銅鎳鉻生產(chǎn)線上，由于鉻槽的鉻霧漂落入酸銅槽，掛具鉤帶了鍍鉻液而清洗不干凈，操作工人的手套帶鉻液等，鉻液就這樣進(jìn)入鍍銅液，鍍液中的六價鉻會顯著降低陰極電流效率，鍍液中六價鉻含量更高時，低電流密度區(qū)鍍不上鍍層，高電流密度區(qū)鍍層脆裂。嚴(yán)重時，整個陰極表面上得不到鍍層。ZS除鉻劑 能使鍍液中有害的六價鉻轉(zhuǎn)變成無害的三價鉻。

6.2.8 掩蔽劑

掩蔽劑既不與有害雜質(zhì)生成沉淀，也不需要用活性炭等其他方法作進(jìn)一步的處理，所以這是凈化鍍液最簡便的方法?，F(xiàn)在有效的掩蔽劑不多，各種鍍種、各種各樣的電鍍工藝都需要類似的掩蔽劑來凈化鍍液。若能開發(fā)出更多更好的掩蔽劑，故障處理就會更簡便，凈化鍍液的成本也會更低廉。