氯化钾镀锌具有镀层光亮、电流效率高、镀液组分简单和便于维护等优点。 但氯化钾镀锌层也存在夹杂有机物较多、脆性较大、与钝化膜的结合力差、耐蚀性不及无氰碱性镀锌层的等缺点。 因此，氯化钾镀锌一般只应用于中低端产品的防护性电镀。如何提高氯化钾镀锌工艺的性能，国内学者有过较详细的研究和报道，开发了国产的氯化钾镀锌第三代产品，提出了一些解决目前氯化钾镀锌问题的有效方法，并指出了氯化钾镀锌技术的发展方向。 目前氯化钾镀锌在实际生产中仍存在一些问题。本文对一次氯化钾滚镀锌故障进行了分析，并提出了处理方法。 1.故障分析 01故障描述 佛山地区某公司电镀紧固件产品，采用氯化钾镀锌工艺，三价铬蓝白钝化，要求镀层厚度大于5μm，中性盐雾试验48h以上，产品供给欧洲市场。 对一批螺丝电镀产品进行48h中性盐雾试验发现：直径较大的螺丝不合格，需要返工，而直径较小的螺丝则全部合格。 02故障原因分析 从生产线上取氯化钾镀锌液进行分析，镀液中氯化锌、氯化钾和硼酸的质量浓度都在较佳的工艺范围之内。 采用可见光分光光度法测定镀液中的铁杂质，铁的质量浓度为47.3mg/L，低于工艺允许的铁杂质上限(100rag/L)。因此，铁杂质不是导致此次故障的原因。 采用火焰原子吸收分光光度法测定时也没有检测到铅杂质和铜杂质。 氯化钾镀锌的电流密度需控制在0.5～4.0A/dm范围内。采用267mL赫尔槽试验对氯化钾镀锌液进行测试。 按Watson方法计算，当施镀电流为1A时，在试片距离阴极近端1～9cm范围内，电流密度为0.30～4.08A/din。因此，采用赫尔槽测试氯化钾镀锌液的性能时，一般应以1A电流施镀。 对该镀液进行267mL赫尔槽试验，用玻璃棒搅拌镀液，以1A电流施镀10min，镀后采用质量分数为1的稀硝酸出光，镀层全光亮。 镀液成分分析及赫尔槽试验结果都表明，镀液性能正常。本次故障不是由镀液造成的，应当存在其他因素。 对不合格产品镀锌层的厚度进行测定，厚度为6～9μm，满足顾客要求。本次故障不是由镀层厚度不够造成的。 为了查找故障的原因，采用高于工艺要求的电流进行赫尔槽试验。 取267mL氯化钾镀锌液，搅拌镀液，以1.5A电流施镀10min，连续镀2个试片，试片用稀硝酸出光，镀层正常。 将其中1个试片在实验室放置2d后，高电流密度区2cm内镀层出现发花现象，该区域的平均电流密度为6.05A/dm，超出了氯化钾镀锌的工艺上限;对另一个试片进行三价铬蓝白钝化，将试片没有镀层的部位用胶带封闭，放置24h后进行48h中性盐雾试验，高电流密度区镀层出现了白色腐蚀产物，中低电流密度区镀层未发生变化。结果表明，施镀电流过大导致氯化钾镀锌层的耐蚀性下降。 氯化钾镀锌液中含有较高质量浓度的乳化剂(或称载体光亮剂)，一般为5～8g/L。乳化剂的分子量较大，在阴极表面具有较高的吸附能力。 在电镀过程中，乳化剂分子在阴极表面脱附较慢。电流密度越大，金属锌的沉积速率越高，乳化剂等有机物就越容易夹杂在镀层中，使镀层的耐蚀性下降，并且脆性增大。 对生产线上的操作进行检查，整个工序没有随意操作的行为。 对电镀工序的操作方法进行咨询，该工序采用目前滚镀生产线流行的一种操作方法，即用稳流器将施镀电流控制在某一固定值附近，镀小螺丝采用较小的滚桶装载量，镀大螺丝采用较大的滚桶装载量。 以M5和M20的螺丝为例进行比较，M5螺丝的比表面积比M20螺丝的大4倍左右。滚桶的装载量在滚筒体积的1/3～2/3之间，M20螺丝的装载量最多也只能比M5螺丝的高1倍。 由此可见，采用相同的施镀电流，M20螺丝的电流密度至少比M5螺丝的高1倍。 对本次故障分析的结论为：滚镀大螺丝时施镀电流过大，导致镀层中有机物夹杂过多，镀层的耐蚀性达不到顾客的要求。 2.故障解决措施 01调整施镀电流 对不同规格的螺丝采用不同的施镀电流，除了调整滚桶的装载量外，还计算镀件的比表面积，根据镀件的装载量和比表面积计算镀件的总面积，然后确定施镀电流。 在氯化钾镀锌生产线上，采用镀槽常用的施镀电流滚镀M5螺丝，能获得良好的镀层。以此为基准，镀M20螺丝时，将施镀电流下调至原电流的一半。 02处理有机杂质 为了降低镀层中有机物的夹杂量，对镀液进行双氧水氧化和活性炭吸附处理。氯化钾镀锌液一般存在有机杂质积累的问题，有些镀液在持续生产中会出现有机杂质悬浮物。 结果表明：对镀液进行双氧水氧化处理，能够降低有机杂质的溶解度。向镀液中加入质量分数为30的双氧水0.5mL，搅拌镀液，再加活性炭粉2g/L，搅拌4h后过滤镀液。清洗滤芯后，向镀液中补加辅助剂2mL/L和光亮剂0.5mI/I。 03试生产 对氯化钾镀锌液进行活性炭处理后，按镀件的实际面积确定施镀电流，试镀不同规格的螺丝。 镀锌层进行价铬蓝白钝化后，先放置24h，再按照《人造气氛腐蚀试验盐雾试验》(GB/T1O1251997)进行48h中性盐雾试验。 不论是大螺丝还是小螺丝，镀件表面都没有白色腐蚀产物生成。在此后的连续氯化钾镀锌生产中，没有再出现批量返工的问题。 3.结语 氯化钾镀锌看似一个简单的工艺，但实际上该工艺尚存在诸多问题。 如果氯化钾镀锌工艺只用于电镀国内市场上的中低端产品，目前的工艺和设备还能够满足顾客的要求，但对于出口欧美等发达国家的产品，业内还需付出更多的努力，不断发现和解决存在的问题。 特别是开发性能优越的新型氯化钾镀锌添加剂，并淘汰容易夹杂在镀层中的传统添加剂中间体，才能从根本上改善镀液和镀层的性能。 |
