•16 •July 2018
Electroplating &Pollution Control Vol.38 No.4
Weak Acid Potassium Chloride Zinc-Plating Technology and Handling Faults
某科学的变速齿轮易琨，田秀，卢荐胤，简伟平，乔小河
(神龙汽车有限公司技术中心，湖北武汉*30056)
YI K un, TIAN X iu，L U Jianyin，JIAN W eiping，QIAO Xiaohe (Research & Development Center，Dongfeng Peugeot Citroen Automobile C o.，L td.，
Wuhan 430056 ?China)
摘要：介绍了一种弱酸性氯化钾镀锌工艺，阐述了工艺流程、镀液组成及工艺条件，同时针对在实 际使用过程中经常出现的故障提出了工艺改进意见。
关键词'镀锌；弱酸性添加剂；氯化钾
Abstract: A weak acid potassium chloride zinc-plating technology was introduced. The technological process, composition of bath and technological conditions were elaborated, and some process improvement s uggestions for common faults in the actual use were presented.
Key words：zinc plating；weak acid additive；potassium chloride
中图分类号：T Q153 文献标志码：A 文章编号：1000-4742(2018)04-0016-03
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〇刖言
镀鋅是目前工业中使用最普遍的电镀种类。国内的镀锌方法主要分为弱酸性氯化钾镀锌和碱性锌 酸盐镀鋅两种[1]，其余的镀锌方法已逐渐被淘汰。1980年以来，各种弱酸性氯化钾镀鋅添加剂相继诞 生，并投人生产使用。国内目前开发的弱酸性氯化 钾镀鋅添加剂主要有武汉材保所研制的ZB-85系列、四川拖拉机厂研制的CT-2系列、山西大学研制 的BZ-11系列、无锡甘露化工厂研制的101系列、河 南开封电镀厂研制的CKCL-92系列等。本公司 1985年通过赫尔槽试验，以CT-2系列氯化钾镀锌 添加剂为原料，建立了一条6 000 L的氯化钾挂镀 锌生产线及一条2 500 L的滚镀锌生产线。通过多 年实践，本公司已摸索出一套以弱酸性氯化钾添加 剂为基础的镀锌工艺。该工艺具有镀液温度范围 宽、镀层性能好、电镀效率高等优点。
1 CT-2型弱酸性氯化钾镀锌工艺
1.1 工艺流程
预处理一-&装挂一-&阴极除油一-&阳极除油 —&热水洗一&冷水洗一-&冷水洗一&弱腐蚀一& 冷水洗一&镀锌一&冷水洗一&硝酸出光一&低铬 钝化一-&冷水洗一-&干燥一-&卸零件一-&包装*2镀液组成及工艺条件 氯化锌50#70 g/L，氯化钾210#240 g/L，硼 酸 25#30g/L，光亮剂（CT-2A) 10#16 mL/L，阴极电流密度 0• 5#3. 0 A/dm2，温度 5#50 °C，pH 值5.4#6. 2，阴阳极面积比（1. 5#2. 0) n 1 0，阴极移动距离50#70mm，阴极移动频率15次/min，极板Zn-1或Zn-01，采用铜制挂钩（T2)。
(1) 氯化锌
氯化鋅是镀液中的主盐，其质量浓度对镀层质 量有较为明显的影响。提高氯化鋅的质量浓度，可 以加快鋅离子的沉积速率。当氯化鋅的质量浓度过 高时，镀层结晶粗大；当氯化鋅的质量浓度过低时，电镀时间较长，而且零件边角处的镀层容易烧焦。氯化鋅的质量浓度还与气温有关。一般冬天取上 限，夏天取下限，最好控制在60#65g/L。 (2) 氯化钾
氯化钾是镀液中的导电盐，它可以增强阴极极 化作用，改善镀液的分散能力，有利于阳极鋅板正常 溶解(使阳极容易显露出白结晶状组织）。氯化钾 的质量浓度过高，在冬天气温较低时容易结晶析出，在夏天气温较高时溶液浊点降低。氯化钾的质量浓 度过低，会影响镀液的导电性，导致电流开不大，电镀时间需要延长，强迫开大电流会导致镀层粗糙。氯化钾的质量浓度一般控制在220#230 g/L 。
2018年7月电镀与环保第38卷第4期（总第222期）•17 •
(3)硼酸
硼酸是调节p H值的缓冲剂，并具有提高镀层 光亮度的作用。当硼酸的质量浓度过高时，结晶容 易析出；当硼酸的质量浓度过低时，阴极电流密度的 上限低。硼酸的质量浓度一般控制在25#35g/L。但由于化验时终点不明显，结果往往偏高，所以允许 其质量浓度的上限提高到*〇g/L。
")添加剂
添加剂的型号为C T-2，分为C T-2A和CT-2B 两组。配制新槽液时加人C T-2A，平常补加一般采 用CT-2B。C T-2型添加剂由主光亮剂、载体光亮 剂、辅助光亮剂组成。C T-2型添加剂可以提高阴极 极化作用，改善镀液的分散能力和覆盖能力，使镀层 平整、光亮、细致。当C T-2型添加剂的体积分数
过 高时，镀层脆性大，容易起泡、剥皮；当C T-2型添加 剂的体积分数过低时，镀层发暗、粗糙。一般根据赫 尔槽试验来确定添加剂的体积分数、添加方法与添 加频次。
")镀液p H值
一般认为，镀液p H值会影响电流效率和镀层 的光亮度。另外，随着使用时间的延长，镀液p H值 往往会上升。实际生产中发现，镀液p H值变化较 小。自镀鋅线投产以来，镀液p H值基本上不做调 整。其原因可能是镀前酸洗、水洗后有残留的酸液 混人了镀槽。
")槽液温度
试验与生产实践表明：CT-2型镀鋅液的浊点温 度可以达到65°C，工作温度为5#50°C。根据本公 司的地理环境，冬季槽液温度一般为5#10°C；夏季 连续生产时槽液温度最高可达到40C，滚镀槽可达 到45C。在连续、常年生产中不需升温或降温。
(7) 阴极电流密度
添加剂生产厂推荐的阴极电流密度为〇.5# 3.〇A/dm2。但是在实际生产中，很难做到有0.5# 3.0 A/dm2这样宽的阴极电流密度范围。一般阴 极电流密度控制在1.0#2.0 A/dm2。
")阴极移动
阴极移动可以提高阴极电流密度上限，防止镀 层产生条纹及烧焦。阴极移动一般为50 m m，生产 现场配备了数量满足需要的阴极移动装置。
*3低铬钝化液组成及工艺条件+]
铬酐 3#5g/L，硝酸（=1.*2 g/cm3)3#8 mL/L，硫酸"=1.8*g/c m3)0.3 # 1.0 mL/L，冰 醋酸5#10mL/L，高锰酸钾0.3#10g/L，温度室温，时间5#10s。
(1) 铬酐
当铬酐的质量浓度高时，成膜速率快；当铬酐的 质量浓度低时，浸渍时间长。
(2) 硫酸
硫酸是活化剂，其体积分数一般随铬酐的质量 浓度的增加而增大。铬酐与硫酸根离子（或氯离子）的质量比一般为1.0: 1. 5。
(3) pH值
p H值一般在1#2之间。p H值过低时，膜层 溶解快，钝化膜薄而疏松；p H值过高时，成膜速率 减缓，当p H值超过3时不能获得彩钝化膜。
")出光
导电银胶低铬钝化由于酸度低，对镀层无拋光能力。出光后可以获得光泽的外观。
(5) 温度
温度一般控制在15#35C。温度太低时，成膜 速率慢，钝化膜薄而淡、光泽差、有雾状，钝化时间 长；温度过高时，钝化膜厚而疏松，附着力差，需要缩 短钝化时间。
(6) 浸渍时间
浸渍时间短，钝化膜薄而淡，耐蚀性差；浸渍时 间过长，钝化膜厚，暗而疏松，容易脱落。中途查 看零件钝化效果时不可露空，否则容易脱膜。
")清洗
残留铬酐会导致鋅层产生泛点腐蚀，必须清洗。
")老化温度
老化温度一般控制在50#60f。老化温度过 高，使钝化层产生肉眼看不见的网状龟纹，烘干时间 ^■般
为 20#30min。
2故障处理
")镀层粗糙发黑
产生原因：槽液中铁杂质（Fe2+)的质量浓度过 高（大于或等于0. 5g/L)，大约为允许质量浓度的 10倍。由添加含杂质过多的氯化钾、氯化鋅而引起。
排除方法：可以用鋅粉或者小电流处理。
⑵镀层起泡、剥皮
产生原因：添加剂过量加人，阴极电流密度过高。
排除方法：加人少量CT-2B，降低阴极电流密 度至正常范围。
")镀层粗糙有条纹，并夹杂黑点状颗粒
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Electroplating &Pollution Control Vol.38 No.4
电量控制
产生原因：CT-2A与CT-2B比例失调或阴极电 流密度过高。
排除方法：适当加人CT-2A。按1g/L的量加 人鋅粉，沉淀后过滤槽液，并调整槽液成分至规定范 围，降低阴极电流密度至正常范围。
(*)钝化膜疏松易脱落
220v稳压器产生原因：镀件清洗不良、未老化前零件碰撞、钝化后直接进烘箱、镀件局部积水未能及时除去、多次钝化、局部残留钝化液流出未及时除去、钝化液温 度高或时间长导致钝化膜过厚、钝化后未干燥就进行包装，等等。
排除方法：可在稀盐酸中退除，流动水清洗后再 钝化。
")钝化发雾、脱膜
严格控制重金属离子带人镀液，提高镀鋅层的 纯度，合理控制添加剂的添加量，使镀层保持光亮及 结晶细致；镀后鋅层表面应清洗干净（镀鋅后用 20#30g/L的稀碱液中和或在30#50g/L的K C1溶液中处理后再清洗）出光时，可采用添加少量 N a C1的稀硝酸，或用低铬白钝化液代替；新配溶液 时加人少量鋅粉，使钝化液存在一定量的三价铬离 子，增强钝化膜的骨架作用；正确调整和维护钝化液 的成分，及时更新钝化液，取出2/3的旧液后补充新 液）屯化时间控制在5#15s，温度为10#38°C；每
班镀鋅钝化后及时甩干水分。
3工艺改进与维护
3.1镀锌槽液的使用与维护
")槽液与季节有关。冬季氯化鋅的质量浓度 应取上限，夏季氯化鋅的质量浓度应取下限。
")阳极鋅板正常溶解时，鋅板应呈现白的 晶状组织。
")平时鋅离子的质量浓度可以通过增减鋅阳 极板的数量来调整。为保持鋅离子的稳定，一定要 保持阴阳极面积比。
⑷氯化钾与氯化鋅的质量比应保持在（2.5#
3.0) = 1.0。
氧氟沙星甘露醇")保证镀液中硼酸的质量浓度，以保证镀液 的p H值。特别是滚镀时，硼酸的质量浓度低容易 引起局部电流密度大，p H值上升后形成金属氢氧 化物并夹杂于镀鋅层中造成“桶眼”。
")严格控制光亮剂的体积分数。光亮剂的添 加一定要遵循“少加勤加”的原则。一般补加量为 100m L A
kA •h);CT-2A 与 CT-2B 的比例一般为 1 = (#8)。
")光亮剂的分解产物可以导致镀鋅层发雾、发脆、结合力差，可以用活性炭处理。
")阴极电流密度一般为1#2A/dm2。
")配制槽液前，应检查核对化学材料的成分 及含量，并检查其外观。氯化钾、氯化鋅应为白晶
体状；硼酸应为白针状晶体。当发现有红褐的 氯化钾、灰白或黑的氯化鋅及硼酸时，不允许 使用。
"0)防止铁、铜等金属零件掉落到槽中，以及 杜绝可能带人各种金属离子的其他因素。发现零件 及其他异物时应及时捞出。当镀液呈现深棕红或 浑浊时，应及时过滤槽液。
(11)加强镀前处理，防止油污带人槽液中。
3.2钝化液的使用与维护
⑴低铬钝化液对镀鋅层无拋光作用，一般在 钝化前用稀硝酸出光。
")由于钝化液属于低铬钝化液，所以镀液带 出较少，溶液一般比较稳定。
")如使用后发现成膜速率下降，彩变淡，就 需要补加钝化液。
⑷使用约1年后，钝化时钝化膜颜陈旧，呈 现暗绿。这是由于溶液中金属杂质或三价铬的浓 度升高而引起的。
")长串零件导致钝化时间不一致，可采用横 向出人的方法。
")刚配制好的钝化液往往p H值偏低，可加 人少量的氢氧化钠调整至p H值的下限。新配的溶 液每升可以连续钝化鋅层面积100#120dm2。此 后，由于铬酐、硝酸消耗及p H值的升高，必须重新 调整后使用。挂阳极板的铜制挂钩不允许没人镀鋅 槽液液面。
")零件出人槽前将电流降低至正常值的1/2,
出人槽完毕后升至规定值。
")平常光亮剂一般加人CT-2B，每天的加人 量为0.2#0. *mL/L，在加人CT-2B无效时加人 CT-2A。
")首次电镀时间设定完成并启动、电流升至 规定值以后，及时将电流值及电镀时间填人《电镀操 作原始记录表》，以便后续批量生产调整工艺参数。
参考文献：
[1]《表面处理工艺手册》编委会.表面处理手册工艺手册[M].上
海：上海科学技术出版社，1111.
[2]曾华粱，吴仲达，陈钧武，等.电镀工艺手册（第2版）[M].北
京：机械工业出版社，1188.滤扇
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