在酸性氯化钾镀锌工艺中,镀液pH的维护调整是重要的环节。
pH控制在5～6较为理想。过高或过低都会对生产造成不利影响。
当pH<5时,镀层表面呈雾状,电解液的分散能力和覆盖能力均下降;
当pH>6时,镀层光亮度下降,镀层粗糙,边角处易烧焦。镀液混浊,甚至有氢氧化物沉淀出现,镀液性能恶化。
生产实践中pH上升较快是普遍存在的现象。为稳定生产,必须及时地添加HCl来进行调整。
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pH升高的原因
统计资料表明,生产中消耗HCl的量比较大,均高于理论计算值。造成pH升高的原因有:
1) 电沉积过程中阴极析氢为主要原因。
尽管氯化钾镀锌的ηκ在95%以上,但仍然有部分电流消耗在副反应上,其反应为2H 2e→H2↑氢气的析出使镀液OH-离子增加,使pH升高;
2) 氯化钾镀锌电解液呈弱酸性,对钢铁类金属有溶解能力。
当零件进入镀液尚未施加电流时或几何形状复杂零件的凹洼部位(低电流密度区)由于不能及时镀上锌层,会发生化学溶解现象。此外,生产中跌落镀槽的零件也会造成铁和锌的化学溶解。
在综合大处理电镀液时,可以看到从槽底捞出的零件发生了严重的腐蚀,使大量锌和铁离子进入镀液中,这也是pH上升的重要原因;
3) 滚镀生产中滚桶装载质量过大,起始电流较小,外层零件沉积镀层较快,而大部分零件被埋在内部,不能很快地沉积镀层,同样造成铁的化学溶解,促使pH升高;
4) 在停止生产后,观察阳极板附近仍然有气泡发生,说明锌阳极进行着化学溶解。
以此推断,生产中锌阳极在电化学溶解的同时也存在化学溶解的情况,这也导致pH上升,而且难以避免;
5) 电解液中H3BO4含量过低,其分步离解出的氢离子不足以补充镀液中消耗掉的氢离子数量时,失去了缓冲作用,镀液pH自然也会升高。
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镀液pH的控制
通过以上分析,为了有效控制镀液pH,除应及时添加稀HCl进行调整外,还应考虑上述因素的影响,采取以下措施:
1) 根据镀ρ(H3BO3)液化学分析结果及时补加H3BO4,使ρ(H3BO3)控制在35～40g/L,以确保发挥对镀液的缓冲作用;
2) 停产或间歇作业应及时取出阳极板,减少锌阳极在镀液中的化学溶解;
3) 合理设计挂具和零件的装卡方式,力求电镀过程一开始,锌层尽快将零件表面全部覆盖。
生产中还应避免镀件落入槽中,对落入槽中零件应及时捞出,减少铁和锌的溶解;
4) 滚镀生产中,计算出合理的装载质量,电镀初始施以较大的冲击电流,使全部镀件尽快沉积上锌层。
