鋅合金壓鑄件氰化滾鍍銅工藝維護(hù)(Ⅰ)(待續(xù))
——控制鋅雜質(zhì)的方法

郭崇武，李健強(qiáng)

(1.廣州超邦化工有限公司，廣東 廣州 510460;2.肇慶市華良金屬精飾制品有限公司，廣東肇慶 526105)

鋅合金壓鑄件氰化滾鍍銅工藝維護(hù)(Ⅰ)(待續(xù))
——控制鋅雜質(zhì)的方法

郭崇武1，李健強(qiáng)2

(1.廣州超邦化工有限公司，廣東 廣州 510460;2.肇慶市華良金屬精飾制品有限公司，廣東肇慶 526105)

鋅合金壓鑄件氰化滾鍍銅鍍液中的鋅雜質(zhì)過高影響鍍層的質(zhì)量，研究了用硫化鉀沉淀鋅去除鋅雜質(zhì)。在日常生產(chǎn)中向鍍槽中加1 mL/L氨水，能夠加快鋅在陰極上的沉積速度，將鋅雜質(zhì)控制在較低的濃度。將氫氧化鈉提高到5.0～7.5 g/L，碳酸鈉被控制在75 g/L以下。提高鍍液中銅離子和游離氰化鈉的比值，可加快銅在鍍件低電流密度區(qū)的沉積速度，有利于較快地封蓋鍍件表面的孔隙。在鋅合金壓鑄件氰化鍍銅過程中，采用較低的滾桶轉(zhuǎn)速可在一定程度上縮短電鍍時(shí)間。

氰化滾鍍銅;鋅合金壓鑄件;鋅雜質(zhì);銅氰比

引 言

氰化鍍銅由于具有結(jié)合力好的性能，目前被電鍍行業(yè)廣泛使用著。鋅合金壓鑄件氰化滾鍍銅比較獨(dú)特，其工藝中存在的問題往往在大生產(chǎn)中才能夠體現(xiàn)出來，實(shí)驗(yàn)室中的研究結(jié)果以及小規(guī)模的生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)還不能夠完全發(fā)現(xiàn)和解決這些問題。在總結(jié)維護(hù)氰化滾鍍銅工藝經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)，對(duì)存在的問題進(jìn)行了研究，并將研究結(jié)果運(yùn)用于生產(chǎn)實(shí)踐，對(duì)氰化滾鍍銅工藝參數(shù)及操作條件進(jìn)行了優(yōu)化組合。

1 鋅雜質(zhì)控制

1.1 鋅雜質(zhì)的產(chǎn)生和影響

鋅合金壓鑄件氰化滾鍍銅鍍液中，鋅雜質(zhì)的來源有三個(gè)途徑:1)前處理工序帶入鍍槽;2)電鍍開始后的一段時(shí)間，滾桶中包夾在內(nèi)部的鍍件在鍍液中的溶解;3)鋅合金壓鑄件掉入鍍槽中被腐蝕。第二個(gè)途徑中引入的鋅雜質(zhì)是不可避免的，也是鍍液中鋅雜質(zhì)的主要來源。

在生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，氰化滾鍍銅槽中ρ(Zn2+)達(dá)到1.5 g/L時(shí)，鍍層開始粗糙且發(fā)黑，陽(yáng)極溶解速度變慢。

1.2 硫化物沉淀法處理鋅雜質(zhì)

向含有鋅雜質(zhì)的氰化鍍銅溶液中加入硫化鉀，將優(yōu)先生成硫化鋅沉淀。因此，用硫化鉀可以去除氰化鍍銅槽液中的鋅雜質(zhì)。對(duì)兩個(gè)氰化滾鍍銅溶液的處理過程和故障的排除情況如下:由于鋅雜質(zhì)較高，鍍層粗糙且發(fā)黑，測(cè)定了鍍液中鋅雜質(zhì)的質(zhì)量濃度，為了避免生成硫化亞銅沉淀，按理論需求量的95%加硫化鉀。將硫化鉀用水溶解，開動(dòng)滾桶攪拌鍍液，將硫化鉀溶液均勻加入到鍍槽中，鋅氰絡(luò)離子與硫化鉀反應(yīng)生成白色硫化鋅沉淀，攪拌30 min，鍍液靜止2 h以上，以便鋅雜質(zhì)充分沉淀并使沉淀顆粒長(zhǎng)大。開動(dòng)過濾機(jī)，去除硫化鋅沉淀，當(dāng)大部分硫化鋅被過濾掉后，加0.5 g/L活性炭吸附殘留的硫化鋅，攪拌鍍液后繼續(xù)過濾，直至鍍液澄清。兩次處理結(jié)果列于表1，分析數(shù)據(jù)表明，用硫化鉀處理鋅雜質(zhì)效果較好。硫化鋅沉淀能夠吸附鍍液中的光亮劑，鍍液處理后要補(bǔ)加光亮劑，用霍爾槽試驗(yàn)確定光亮劑的補(bǔ)加量。然后試生產(chǎn)，鍍層光亮，達(dá)到了預(yù)期的效果。

表1 用硫化鉀處理鋅雜質(zhì)的結(jié)果

1.3 氨水對(duì)鋅雜質(zhì)的抑制作用

鋅雜質(zhì)能夠與銅共沉積，但速度比較緩慢，在滾鍍鋅合金壓鑄件時(shí)，鋅的溶解速度往往大于它的沉積速度，從車間的生產(chǎn)實(shí)踐看，大約3個(gè)月到半年時(shí)間，鋅雜質(zhì)就會(huì)升至較高的濃度。氨水具有提高氰化物銅-鋅合金鍍槽中鋅沉積速度的功能，并且能夠促進(jìn)陽(yáng)極溶解［1］，向鍍槽中加入適量氨水，ρ(Zn2+)與 ρ(NH+4)的比例大約為1∶1，可以提高鋅離子的沉積速度［2］。一次，車間氰化滾鍍銅槽液出現(xiàn)了故障，鍍層有些粗糙且發(fā)黑。經(jīng)分析確認(rèn)是鋅雜質(zhì)過高所致，為了找到能夠有效控制鋅雜質(zhì)的方法，決定做氨水促進(jìn)鋅沉積的實(shí)驗(yàn)。向鍍液中加1 mL/L濃氨水，由于氨比較容易揮發(fā)，每天向2 300 L鍍液中補(bǔ)加氨水500 mL，連續(xù)5天對(duì)鋅雜質(zhì)進(jìn)行測(cè)定，所得結(jié)果列于表2。實(shí)驗(yàn)表明，向氰化鍍銅槽液中加入適量氨水，能夠明顯降低鍍液中鋅雜質(zhì)的質(zhì)量濃度，對(duì)鍍層的質(zhì)量沒有不良影響，可見用氨水控制鋅雜質(zhì)是一個(gè)非常有效的措施。

表2 加氨水后鍍槽中鋅雜質(zhì)的變化

1.4 控制鋅雜質(zhì)的其它方法

在滾鍍過程中，加快銅的沉積速度可以縮短鋅合金壓鑄件在鍍液中的溶解時(shí)間。在鍍槽電流和溫度確定的情況下，提高鍍液的濃度和銅與游離氰化鈉的比值，能夠有效地提高銅的沉積速度［3］，因此，在制定工藝時(shí)應(yīng)采用合適的鍍液濃度和較高的銅氰比。

減小滾鍍零件的混合周期，可以縮短零件被鍍層完全覆蓋所需要的時(shí)間，有利于減少鋅合金壓鑄件在鍍槽中的溶解。在設(shè)備已經(jīng)確定的情況下，減少滾桶的裝載質(zhì)量是減小零件混合周期的有效方法［4］。因此，在生產(chǎn)中要控制好滾桶的裝載量，不能隨意加大裝載質(zhì)量。

另外應(yīng)定期清除掉落到鍍槽中的鋅合金壓鑄件，每月至少一次。

2 ρ(Cu+):ρ(NaCN游離)的控制

從車間取氰化滾鍍銅溶液，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行調(diào)配，分別稱為1#、2#和3#鍍液，鍍液中銅和游離氰化鈉的質(zhì)量濃度及ρ(Cu+):ρ(NaCN游離)列于表3。

對(duì)這三種鍍液做250 mL霍爾槽試驗(yàn)，為了使電流穩(wěn)定，采用不銹鋼板作陽(yáng)極，為了便于測(cè)定鍍銅層的厚度，采用鐵板作陰極，不攪拌鍍液，用1 A電流施鍍10 min。用DJH-E型電解式測(cè)厚儀測(cè)定鍍層的厚度，所得結(jié)果列于表4。利用表4中的數(shù)據(jù)，以l=1 cm處鍍層的厚度與其它各點(diǎn)比較，用Watson方法計(jì)算三種鍍液的均鍍能力［5］，結(jié)果列于表5。實(shí)驗(yàn)表明，隨著銅氰比的提高，鍍層的厚度增加，但鍍液的均鍍能力沒有明顯的變化，尤其是低電流密度區(qū)l=9 cm處，鍍層的厚度增加較快，因此，采用較高的銅氰比，可以提高鋅合金壓鑄件的封孔速度。在實(shí)際生產(chǎn)中，在電流不變的條件下，采用較高的銅氰比可以縮短電鍍時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。

表3 鍍液中銅和游離氰化鈉的比值

表4 霍爾槽試片不同位置的鍍層厚度

表5 三種鍍液的均鍍能力比較

［1］張勝濤.電鍍工程［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2005:235-236.

［2］郭崇武.仿金鍍液中氯化銨的作用機(jī)理探討［J］.涂裝與電鍍，2009，(5):29-31.

［3］郭崇武，李建強(qiáng).氰化滾鍍銅工藝實(shí)踐與探討［J］.材料保護(hù)，2009，42(7):55-56.

［4］侯進(jìn).減小滾鍍零件混合周期影響的措施［J］.電鍍與精飾，2008，31(3):28-30.

［5］曾華梁，吳仲達(dá)，秦月文，等.電鍍工藝手冊(cè)［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1989:821-823.

(待續(xù))

Technological Maintenance of Barrel Cyanide Copper Plating on Zinc Alloy Die Castings(I):——Control of Zinc Impurity(to be continued)

GUO Chong-wu1，LI Jian-qiang2
(1.Guangzhou Ultra Union Chemicals Ltd，Guangzhou 510460，China;2.Zhaoqing Hualiang Metal Finishing Products Co.，Ltd，Zhaoqing 526105，China)

The quality of barrel cyanide copper plating was affected by higher zinc impurity in the electrolyte，which could be eliminated by potassium sulfide precipitation method.With addition of 1 mL/L ammonia spirit，the zinc deposition rate could be increased and the zinc impurity could be reduced to a lower level.The concentration of sodium carbonate could be controlled lower than 75 g/L by increasing sodium hydroxide concentration to 5.0 ～7.5 g/L.An increase in the ratio of copper to free sodium cyanide enhances the copper deposition rate at the lower current density region，which favorites the quick diminish of pores in the surface.Under lower speed of barrel，the plating time could be reduced to a certain extent.

barrel cyanide copper plating;zinc alloy die casting;zinc impurity;ratio of copper to cyanide

TQ153.14

B

1001-3849(2011)09-0039-03

2010-04-26

2011-05-03