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一起電流過大引起氯化鉀滾鍍鋅的故障分析

2020-11-20 09:50:18

一起電流過大引起氯化鉀滾鍍鋅的故障分析

氯化鉀鍍鋅具有鍍層光亮、電流效率高、鍍液組分簡單和便于維護等優點。

但氯化鉀鍍鋅層也存在夾雜有機物較多、脆性較大、與鈍化膜的結合力差、耐蝕性不及無氰堿性鍍鋅層的等缺點。

因此,氯化鉀鍍鋅一般只應用于中低端產品的防護性電鍍。如何提高氯化鉀鍍鋅工藝的性能,國內學者有過較詳細的研究和報道,開發了國產的氯化鉀鍍鋅第三代產品,提出了一些解決目前氯化鉀鍍鋅問題的有效方法,并指出了氯化鉀鍍鋅技術的發展方向。

氯化鉀鍍鋅

目前氯化鉀鍍鋅在實際生產中仍存在一些問題。本文對一次氯化鉀滾鍍鋅故障進行了分析,并提出了處理方法。

1.故障分析

01故障描述

南京滾鍍鋅廠對一批螺絲電鍍產品進行48h中性鹽霧試驗發現:直徑較大的螺絲不合格,需要返工,而直徑較小的螺絲則全部合格。

02故障原因分析

從生產線上取氯化鉀鍍鋅液進行分析,鍍液中氯化鋅、氯化鉀和硼酸的質量濃度都在較佳的工藝范圍之內。

采用可見光分光光度法測定鍍液中的鐵雜質,鐵的質量濃度為47.3mg/L,低于工藝允許的鐵雜質上限(100rag/L)。因此,鐵雜質不是導致此次故障的原因。

采用火焰原子吸收分光光度法測定時也沒有檢測到鉛雜質和銅雜質。

氯化鉀鍍鋅的電流密度需控制在0.5~4.0A/dm范圍內。采用267mL赫爾槽試驗對氯化鉀鍍鋅液進行測試。

按Watson方法計算,當施鍍電流為1A時,在試片距離陰極近端1~9cm范圍內,電流密度為0.30~4.08A/din。因此,采用赫爾槽測試氯化鉀鍍鋅液的性能時,一般應以1A電流施鍍。

對該鍍液進行267mL赫爾槽試驗,用玻璃棒攪拌鍍液,以1A電流施鍍10min,鍍后采用質量分數為1的稀硝酸出光,鍍層全光亮。

鍍液成分分析及赫爾槽試驗結果都表明,鍍液性能正常。本次故障不是由鍍液造成的,應當存在其他因素。

對不合格產品鍍鋅層的厚度進行測定,厚度為6~9μm,滿足顧客要求。本次故障不是由鍍層厚度不夠造成的。

為了查找故障的原因,采用高于工藝要求的電流進行赫爾槽試驗。

取267mL氯化鉀鍍鋅液,攪拌鍍液,以1.5A電流施鍍10min,連續鍍2個試片,試片用稀硝酸出光,鍍層正常。

將其中1個試片在實驗室放置2d后,高電流密度區2cm內鍍層出現發花現象,該區域的平均電流密度為6.05A/dm,超出了氯化鉀鍍鋅的工藝上限;對另一個試片進行三價鉻藍白鈍化,將試片沒有鍍層的部位用膠帶封閉,放置24h后進行48h中性鹽霧試驗,高電流密度區鍍層出現了白色腐蝕產物,中低電流密度區鍍層未發生變化。結果表明,施鍍電流過大導致氯化鉀鍍鋅層的耐蝕性下降。

氯化鉀鍍鋅液中含有較高質量濃度的乳化劑(或稱載體光亮劑),一般為5~8g/L。乳化劑的分子量較大,在陰極表面具有較高的吸附能力。

在電鍍過程中,乳化劑分子在陰極表面脫附較慢。電流密度越大,金屬鋅的沉積速率越高,乳化劑等有機物就越容易夾雜在鍍層中,使鍍層的耐蝕性下降,并且脆性增大。

對生產線上的操作進行檢查,整個工序沒有隨意操作的行為。

對電鍍工序的操作方法進行咨詢,該工序采用目前滾鍍生產線流行的一種操作方法,即用穩流器將施鍍電流控制在某一固定值附近,鍍小螺絲采用較小的滾桶裝載量,鍍大螺絲采用較大的滾桶裝載量。

以M5和M20的螺絲為例進行比較,M5螺絲的比表面積比M20螺絲的大4倍左右。滾桶的裝載量在滾筒體積的1/3~2/3之間,M20螺絲的裝載量較多也只能比M5螺絲的高1倍。

由此可見,采用相同的施鍍電流,M20螺絲的電流密度至少比M5螺絲的高1倍。

對本次故障分析的結論為:滾鍍大螺絲時施鍍電流過大,導致鍍層中有機物夾雜過多,鍍層的耐蝕性達不到顧客的要求。

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