毕业论文--环保型钾盐快速镀锌工艺研究

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1、环保型钾盐快速镀锌工艺研究摘要镀锌层在钢铁防腐领域应用广泛，是良好的阳极性镀层。本论文研究了环保型钾盐快速镀锌工艺，探讨了配方组成、工艺参数（电流密度、温度、搅拌情况）对镀液性能及镀层质量的的影响。研究结果表明：适当的控制柔软剂和光亮剂的浓度可以得到结晶细致且光亮的镀锌层。通过对实验参数优化的研究，得到了钾盐镀锌的最佳配方及生产工艺为：氯化锌70g/L ；氯化钾210g/L；硼酸25g/L ；柔软剂A40mL/L；光亮剂B1.0mL/L；温度25℃；pH值4.8~5.5；Dk1~9A/dm2；槽电压6~12V。上述工艺具有较高的电流密度上限，同时电镀得到的光亮

2、性较好，可操作温度范围广等优点。关键词：钾盐镀锌；赫尔槽；添加剂前言金属电镀在国民经济中应用广泛，在金属防腐领域，钢铁表面的镀锌防腐是一种重要的钢铁保护手段。镀锌层自身也在很多领域得以应用。氰化镀锌有着很多的优势，但随着社会环保意识的增强，政府将严格限制氰化物镀锌工艺。氯化钾镀锌以其镀层光亮、电流效率高、镀液组分简单、镀层光亮性好、无毒和便于维护等优点，已成为应用最广泛的镀锌工艺之一[1,2]。但氯化钾镀锌中镀液的分散能力比碱性镀锌稍差，镀层的脆性也较大，抗蚀性能比锌酸盐镀锌差些[3]。本课题研究的目的是针对传统酸性镀锌添加剂中存在的问题，研究酸性镀锌工艺中镀

3、液中的各组分、工艺参数(温度、搅拌)对其镀层性质的影响，同时从市场中选择添加剂用以改进镀锌配方，以达到改善酸性镀锌工艺的目的。（1）1实验1.1酸性镀锌配方根据查阅文献资料传统的钾盐镀锌工艺的基础配方如表1.1中所示：表1.1氯化物镀锌传统工艺组成及工艺钾盐氯化锌（g•L-1)50~100氯化钾（g•L-1)150~250硼酸（g•L-1)20~30组合添加剂（g•L-1)15~25pH值4.5~6温度（℃）10~30电流密度(A•dm-2)1~41.2工艺的基本流程试片打磨→水洗→除油→水洗→活化→水洗→电镀→水洗→出光→水洗→吹干。1.3酸性镀锌工艺的研究

4、本实验采用赫尔槽法，研究镀液的组成（主盐、缓冲剂、导电介质、添加剂）以及工艺条件（温度、搅拌等）对镀锌效果(电镀效率、镀层质量、工作电流密度范围等)的影响。同时采用恒流电镀来验证优化的配方。2、结果与讨论2.1传统镀液的赫尔槽实验图4.1是在电镀条件为25℃，电流2A，电镀时间10min的情况下，利用酸性镀锌传统配方进行实验所得的赫尔槽实验样板记录示意图。从图中可以看出，在高电流密度区有较大面积的烧焦现象，有效光亮密度范围为1-4A/dm2，镀液的电流密度上限较小。同时在镀液中使用了平平加之类的亲油性物质，不易溶于水，加大了工作的难度。图2.1传统配方所得赫尔

5、槽样板现象记录2.2配方的优化研究2.2.1添加剂的确定要在较宽的工艺范围内得到结晶细致、光亮高的镀层，必须在镀液中加入添加剂，图2.2是利用赫尔槽实验，控制氯化锌70g/L、氯化钾100g/L、硼酸30g/L、光亮剂B0.8mL/L，室温下，电流为2.0A、电镀时间5min时，改变柔软剂A的浓度为16mL/L、24mL/L、32mL/L、40mL/L、48mL/L、56mL/L所得样板的记录结果。图4.2柔软剂6610A浓度变化效果图图4.2的现象说明随着浓度的升高，烧焦面积减小，光亮面积增大，在40mL/L时光亮面积达到最大，说明柔软剂A浓度为40mL/L

6、时，电镀试片的效果最好，全光亮电流密度范围在1~8A/dm2。故最佳的柔软剂使用浓度为40mL/L左右。确定柔软剂A的浓度在40mL/L后，分别控制光亮剂B的浓度为0.4mL/L、0.6mL/L、0.8mL/L、1.0mL/L、1.2mL/L进行实验，得到结果如图2.3所示：图2.3光亮剂6610BW浓度变化效果图图2.3说明随着光亮剂6610BW浓度的增加，烧焦面积减小，光亮面积增大。在其浓度为1.0mL/L的情况下电镀试片的效果最好，全光亮电流密度范围较宽。故最佳的光亮剂剂使用浓度为1.0mL/L左右。2.2.2酸性镀锌溶液中主体成分的影响镀锌工艺中，添加

7、剂对镀锌工艺其主要作用，但主体成分的改变也会给镀锌工艺带来影响。为了，考察主体成分的影响，我们固定柔软剂A为40ml/L、光亮剂B为1.0ml/L后，然后对硼酸、氯化锌及氯化钾的含量进行改变，在室温条件下，电流设置为2.0A，电镀时间5min。实验结果发现：随着硼酸、氯化锌及氯化钾含量的逐渐升高，镀层的光亮范围逐渐增大，当达到一个极限之后，会出现含量增加光亮密度范围逐渐减少的现象。最大的光亮密度范围区域分别出现在硼酸含量25g/L左右、氯化锌含量65~75g/L、氯化钾含量190~220g/L。2.2.3温度及搅拌的影响在上述优化的配方下，改变镀液的温度，进行

8、赫尔槽实验，实验结果显示：随着温度的升