鍍鎳槽糖精鈉過量引起的質(zhì)量事故分析

郭崇武

（廣州超邦化工有限公司，廣東 廣州 510460）

電鍍裝飾鉻通常以電鍍光亮鎳作底層，鍍鎳槽的維護(hù)問題往往會給電鍍裝飾鉻帶來隱患，例如，鍍鎳槽中除鋅劑過量會使鍍鉻層發(fā)霧[1]，鍍鎳主光劑過量時鍍鉻層容易燒焦，鍍鎳柔軟劑過量也會導(dǎo)致鍍鉻層出現(xiàn)發(fā)霧和斑點(diǎn)等問題。在滾鍍光亮鎳過程中如果過量加入除鋅劑，由于除鋅劑與鋅離子生成配合物，鋅的電沉積速率會下降，導(dǎo)致鍍槽長時間受鋅雜質(zhì)的不良影響[2]。這些問題一旦出現(xiàn)就會給生產(chǎn)帶來很大的麻煩，甚至造成嚴(yán)重的損失。本文分析了一次電鍍銅–鎳–鉻工藝中由鍍鎳槽糖精鈉過量而導(dǎo)致鍍鉻層出現(xiàn)問題的質(zhì)量事故。

1 故障分析

1.1 故障描述

廣東某電鍍廠常年承攬某五金廠不銹鋼制品的電鍍訂單，工件鍍沖擊鎳、鍍銅、鍍鎳，然后用六價鉻鍍液鍍裝飾鉻。產(chǎn)品發(fā)給顧客后，在4 至5月份濕熱的季節(jié)中鍍鉻層出現(xiàn)白斑，再放置一段時間，白斑轉(zhuǎn)變?yōu)楹诎吆兔裹c(diǎn)，大批量的產(chǎn)品退回電鍍返工，給該廠造成了嚴(yán)重的信譽(yù)和經(jīng)濟(jì)損失。

1.2 問題排查

用電解法在氫氧化鈉溶液中去除返工鍍件上的鍍鉻層，然后檢查鍍鎳層質(zhì)量，鍍鎳層表面光亮，沒有長斑點(diǎn)和被腐蝕的痕跡。由此得出結(jié)論，鍍件上的斑點(diǎn)長在鍍鉻層上。

對鍍鉻溶液進(jìn)行化學(xué)分析，常規(guī)成分正常，用黃銅試片做赫爾槽試驗(yàn)，鍍液覆蓋能力良好，鍍層為藍(lán)白色，結(jié)合力正常，放置幾周后也未發(fā)現(xiàn)鍍層長斑點(diǎn)的現(xiàn)象。

斑點(diǎn)長在鍍鉻層上，但卻未發(fā)現(xiàn)鍍鉻槽維護(hù)不當(dāng)和鍍鉻層存在質(zhì)量問題。

對鍍鎳溶液進(jìn)行化學(xué)分析和赫爾槽試驗(yàn)，鍍液常規(guī)成分正常，試片外觀良好。

對鍍鎳槽用1 g/L 的活性炭粉處理和24 h 小電流電解處理，同時對鍍鉻槽也進(jìn)行24 h 小電流處理，然后試鍍，產(chǎn)品送到顧客倉庫后鍍鉻層仍然有白斑出現(xiàn)。

向出現(xiàn)故障的生產(chǎn)線的鍍鎳槽中補(bǔ)加1 mL/L 柔軟劑，試鍍產(chǎn)品，檢查各道工序鍍層的質(zhì)量。結(jié)果是：鍍銅層外觀良好，鍍鎳層外觀未發(fā)現(xiàn)問題，但個別工件鍍鉻層出現(xiàn)了白色斑點(diǎn)。據(jù)車間反映，在沒加柔軟劑前還未觀察到這種現(xiàn)象，返工產(chǎn)品鍍鉻層上的白斑是鍍件發(fā)給顧客之后才出現(xiàn)的。由此可見，向鍍鎳槽中加柔軟劑加快了鍍鉻層上白斑的生成。

檢查鍍鎳線上的過濾機(jī)，由于停產(chǎn)原因，濾缸中的鍍液處于常溫狀態(tài)。將鍍液從濾缸中排出，發(fā)現(xiàn)過濾芯上和濾缸中有綠色結(jié)晶物，表明該鍍液的成分已偏離正常狀態(tài)。將該結(jié)晶物取出并用少量水漂洗后烘干，進(jìn)行定性分析。將2 g 結(jié)晶物溶于100 mL 熱水中，加5 mL 濃鹽酸，試液中有白色粉末狀結(jié)晶析出，過濾試液，用少量水沖洗結(jié)晶物。取該結(jié)晶物于100 mL 水中，結(jié)晶物不溶解，加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的氫氧化鈉溶液10 mL，攪拌后白色結(jié)晶物溶解。

糖精鈉是鍍鎳柔軟劑中的主要成分，可溶于水，糖精鈉與酸反應(yīng)生成糖精，糖精則不溶于水。

配制硫酸鎳溶液，將20 g 六水合硫酸鎳溶于100 mL水中，加10%的二水合糖精鈉溶液10 mL，放置過夜后試液中有綠色結(jié)晶物析出。試驗(yàn)表明，糖精鈉能與鎳離子反應(yīng)生成糖精鎳。將糖精鎳溶于熱水中，加酸后有糖精析出。

由此推斷，該電鍍廠的鍍鎳槽中糖精鈉含量過高。經(jīng)查實(shí)，是負(fù)責(zé)車間鍍液維護(hù)工作的師傅為了提高鍍液的走位能力，而向鍍鎳槽中加了不少糖精鈉。

鍍鎳溶液的pH 在4.4 左右，當(dāng)糖精鈉含量過高時，糖精鈉與氫離子反應(yīng)可能轉(zhuǎn)化成難溶的糖精，也可能與鎳離子反應(yīng)生成溶解度較小的糖精鎳，這些物質(zhì)可能會吸附在鍍鎳層上甚至夾雜在鍍鎳層中，使鍍層出現(xiàn)肉眼看不到的質(zhì)量問題。至于糖精鈉過量對鍍鎳層和鍍鉻層的作用機(jī)理還有待進(jìn)一步的研究。

1.3 調(diào)查結(jié)論

通過上述實(shí)驗(yàn)分析和對鍍液維護(hù)的調(diào)查得出以下結(jié)論：該電鍍廠的這次質(zhì)量事故由鍍鎳槽中過量加入糖精鈉所造成。糖精鈉過量導(dǎo)致鍍鎳層存在隱患，使下一道工序的鍍鉻層在濕熱的環(huán)境中出現(xiàn)白斑和黑斑，甚至出現(xiàn)霉點(diǎn)。

2 解決辦法

2.1 方法分析

處理鍍鎳溶液中的有機(jī)雜質(zhì)，通常采用活性炭吸附法、雙氧水加活性炭處理法和高錳酸鉀處理法[3]?；钚蕴繉μ蔷奈叫Ч^差，不能用活性炭直接處理鍍鎳溶液中過量的糖精鈉[4]，通常需要用氧化劑將糖精鈉氧化成小分子后再用活性炭處理。雙氧水的氧化能力相對較弱，處理糖精鈉效果不夠理想；高錳酸鉀有極強(qiáng)的氧化性，用于破壞鍍鎳溶液中過量的糖精鈉是可行的。

2.2 處理過程

用硫酸將鍍液調(diào)至pH=3，加熱至60°C 以上，向鍍液中加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的高錳酸鉀水溶液20 mL/L，吹氣攪拌鍍液，放置24 h。加少量雙氧水還原剩余的高錳酸鉀，加活性炭粉1 g/L，攪拌后放置6～10 h，過濾，鍍液澄清后將pH 和溫度調(diào)至工藝范圍。

取250 mL 鍍液進(jìn)行赫爾槽試驗(yàn)，確定光亮劑和柔軟劑的補(bǔ)加量，以鍍層沒有缺陷為準(zhǔn)，不要求鍍層很光亮。根據(jù)赫爾槽試驗(yàn)結(jié)果向鍍液中補(bǔ)加光亮劑和柔軟劑，試鍍，鍍鎳層外觀正常。

對不銹鋼制品進(jìn)行批量電鍍，發(fā)給顧客后鍍鉻層沒有出現(xiàn)白斑問題，此次電鍍故障得以排除。

3 結(jié)語

生產(chǎn)實(shí)踐再一次證明，對于電鍍銅–鎳–鉻工藝，一定要嚴(yán)格控制鍍鎳槽中光亮劑和柔軟劑的用量，添加劑除了少加勤加外，還要求寧少勿多。一般來說，在該工藝中酸銅鍍層已經(jīng)足夠光亮，沒有必要再靠鍍鎳來出光，鍍鎳層的功能主要是增加鍍層的耐磨性和耐蝕性。如果為了增加鍍鎳層的光亮度而多加光亮劑和柔軟劑，將會導(dǎo)致鍍鉻出現(xiàn)故障。

[1]郭崇武,向思杰.一次電鍍裝飾鉻故障的排除[J].電鍍與精飾,2010,32 (2):24-26.

[2]郭崇武.由除鋅劑引起的滾鍍光亮鎳故障分析及處理[J].電鍍與涂飾,2011,30 (11):14-15.

[3]張?jiān)收\,胡如南,向榮,等.電鍍手冊(上冊)[M].北京:國防工業(yè)出版社,1997:317-319.

[4]袁詩璞.光亮鍍鎳的幾個實(shí)踐問題[J].涂裝與電鍍,2009 (3):3-10.