【簡(jiǎn)介】

張?bào)w群，陸萍，周寧雅，黃華江

（貴州鋼繩股份有限公司，貴州遵義563000）

摘要：介紹采用硫鋅－30或硫鋅－40為光亮添加劑的硫酸鹽電鍍鋅的生產(chǎn)工藝參數(shù)，鍍液各組分的作用，鍍液的維護(hù)，常見(jiàn)的故障處理和光亮添加劑在使用過(guò)程中的注意事項(xiàng)。給出光亮鍍鋅工藝參數(shù)：硫酸鋅為450～550 g/L，硼酸為20～30 g/L，pH為3.0～5.0，鍍液溫度10～60℃，光亮劑為16～20 mL/L，陰極電流密度10～45 A/dm2。和傳統(tǒng)硫酸鹽單鹽鍍鋅工藝相比，光亮電鍍鋅工藝具有成分簡(jiǎn)單、穩(wěn)定易維護(hù)、沉積速度快、電耗低，鍍層細(xì)致光亮，耐蝕能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，適合生產(chǎn)表面光潔度要求高的商品鋼絲。

關(guān)鍵詞：電鍍鋅；光亮添加劑；硫鋅－30;硫鋅－40

中圖分類號(hào)：TQ153

硫酸鹽單鹽鍍鋅工藝是傳統(tǒng)的硫酸鹽鍍鋅工藝，具有配方簡(jiǎn)單、技術(shù)成熟、電流效率高、沉積速度快、導(dǎo)電性好、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是分散能力差、極化能力小、鍍層結(jié)晶粗糙、鍍層外觀灰白發(fā)暗、表面光潔度差，影響產(chǎn)品外觀裝飾性及產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)能力［1－4］。

為克服硫酸鹽單鹽鍍鋅表面光潔度差的缺點(diǎn)，各生產(chǎn)廠家不斷調(diào)整鍍液添加劑成分，有的添加硫酸鈉、硫酸鋁、阿拉伯樹(shù)膠或天然桃膠作為光亮劑，但所得鍍層光澤不足，且資源稀少。改用動(dòng)物膠如骨膠（明膠）或糊精等，鍍層不亮，存放易泛黃。補(bǔ)加硫脲等含氮、硫化合物，則有鍍層不亮，存放易泛灰，耐蝕能力下降等缺陷［2］。在20世紀(jì)八九十年代國(guó)內(nèi)出現(xiàn)的新一代硫酸鹽電鍍鋅光亮添加劑，使鍍鋅層具有很高的光潔度和較好的深鍍能力，將硫酸鹽單鹽鍍鋅工藝大大推進(jìn)了一步。

由于鋼絲電鍍與普通電鍍不完全一樣，屬于線材連續(xù)電鍍，電鍍時(shí)間短且厚度要求高，生產(chǎn)中往往采用強(qiáng)循環(huán)來(lái)達(dá)到大電流的目的［3］。在連續(xù)生產(chǎn)的條件下，鍍液溫度往往會(huì)升到60℃以上。因此，要求添加的光亮劑必須是低泡、適應(yīng)溫度范圍寬。為篩選適合高速線材生產(chǎn)的硫酸鹽鍍鋅光亮添加劑，通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)多種型號(hào)光亮添加劑的硫酸鹽鍍鋅工藝進(jìn)行反復(fù)對(duì)比試驗(yàn)，最終選擇了硫鋅－30、硫鋅－40光亮鍍鋅工藝技術(shù)。該種工藝具有鍍液成分簡(jiǎn)單，抗雜質(zhì)能力強(qiáng)，穩(wěn)定易維護(hù)，工作溫度范圍寬，沉積速度快，生產(chǎn)效率高，電能消耗低，鍍層結(jié)晶細(xì)致光亮，耐蝕能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。使用光亮添加劑生產(chǎn)的鍍鋅鋼絲，表面光潔度大為改觀。

1·傳統(tǒng)電鍍鋅工藝與光亮電鍍鋅工藝的比較

1.1生產(chǎn)工藝流程

傳統(tǒng)電鍍鋅生產(chǎn)工藝流程［3，5］：上線→電解酸洗→水洗→電解堿洗→熱水洗→弱酸洗→電鍍鋅→水洗→鈍化→高壓水洗→熱水洗（加封閉劑）→烘干→收線→檢驗(yàn)→分類包裝→入庫(kù)。

光亮鍍鋅工藝和傳統(tǒng)電鍍鋅生產(chǎn)工藝流程相同，不同的是前者在鍍液中添加了光亮添加劑。

1.2工藝參數(shù)

傳統(tǒng)電鍍鋅工藝中鍍液循環(huán)過(guò)濾使用，采用此工藝生產(chǎn)出的鍍鋅鋼絲，由于只使用附加鹽作為極化劑，陰極極化作用不大，故鍍層粗糙，鍍層外觀灰白發(fā)暗、表面光潔度差，只適合生產(chǎn)需要繼續(xù)加工的制繩鋼絲，而不適合生產(chǎn)表面光潔度要求高的商品鋼絲。

傳統(tǒng)電鍍鋅工藝參數(shù)見(jiàn)表1。

光亮鍍鋅工藝生產(chǎn)的鍍鋅鋼絲，由于采用光亮添加劑（硫鋅－30或硫鋅－40）作為極化劑，極大地提高了陰極極化能力，使鍍層晶粒細(xì)致，表面光潔度好。光亮鍍鋅工藝參數(shù)見(jiàn)表2。

2·光亮鍍鋅溶液中各組分作用

2.1硫酸鋅

硫酸鋅是光亮鍍鋅溶液的主鹽，主要提供Zn2+，其質(zhì)量濃度為450～550 g/L，如含量過(guò)低，將影響電流密度上限，使電流密度下降。含量過(guò)高，雖然可以提高允許電流密度，但因溶解度限制會(huì)引起結(jié)晶，而且會(huì)促使陰極極化下降，結(jié)晶核心的生成速度變慢，引起鍍層晶粒粗大。

2.2硼酸

硼酸作為緩沖劑加入，主要是保持光亮鍍鋅溶液的pH控制在3.0～5.0。硼酸的電離度很小，當(dāng)陽(yáng)極上由于氫氣的析出而使pH上升，可電離供應(yīng)氫離子，保持溶液一定的酸度。硼酸不參與電極過(guò)程，除被鋼絲帶出外，沒(méi)有其他的消耗，其緩沖能力在15 g/L時(shí)就有作用，超過(guò)50 g/L會(huì)飽和沉淀，故質(zhì)量濃度一般控制在20～30 g/L。

2.3光亮添加劑

光亮添加劑是由載體光亮劑、主光亮劑、輔助光亮劑等有機(jī)物混合配制而成。載體光亮劑主要是選擇脂肪醇中羥基上的活性氫與環(huán)氧乙烷的取代物，其親水基由醚鍵和羥基兩者組成，基于分子一端的羥基只有一個(gè)，故主要由醚鍵來(lái)發(fā)揮親水效果。主光亮劑是選擇水溶性較好的接有羥基或磺化基團(tuán)的C8，C9以上的高分子醛和酮，芳磺酸有良好的水溶性，諸如鄰甲基苯磺酸、對(duì)苯磺酸、間苯磺酸和萘磺酸系列對(duì)鍍層都有一定的光澤效果［6］。輔助光亮劑能擴(kuò)大光亮電流密度范圍，改善高溫時(shí)鍍層晶體結(jié)構(gòu)，提高鍍層性能，提高鍍液分散能力和深鍍能力。好的光亮添加劑，不但有好的水溶性、好的特性吸附作用，還應(yīng)有好的耐鹽性和好的增容性。光亮劑的耐鹽性是指能在主鹽濃度很高的溶液中保持自己的碳鍵結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的能力。耐鹽性越高越好，主鹽濃度高，電流密度允許的范圍大，沉積速度快，能有效提高線速度，增加產(chǎn)量。光亮劑耐鹽性差易造成鍍層發(fā)黃、發(fā)灰、不亮，耗用量增大等缺陷，常見(jiàn)鍍槽液面上有深褐色油狀物，這就是光亮劑耐不住主鹽濃度而析出的結(jié)果，從而造成光亮劑失效［7］。光亮劑的增容性，是指能結(jié)合更多芳酮類物質(zhì)得以增加有效成分。

硫鋅－30或硫鋅－40作為光亮添加劑，能細(xì)化晶粒，提高鍍液的分散能力，能在較寬的電位范圍內(nèi)在陰極表面上產(chǎn)生特性吸附，造成Zn2+放電步驟緩慢，提高陰極極化，從而有利于晶核的形成，并將各個(gè)晶面的生長(zhǎng)速度拉勻，抑制晶粒的長(zhǎng)大，使之獲得細(xì)小的晶粒，使鍍層結(jié)晶細(xì)致。光亮劑的加入能優(yōu)先擴(kuò)散到凸起的陰極表面進(jìn)行還原，阻止Zn2+的還原，而Zn2+在凹下的陰極表面上的還原析出過(guò)程未受到影響，因而可使陰極表面上細(xì)微不平處被整平。硫鋅－30和硫鋅－40添加劑既是光亮劑，又是整平劑，作為添加劑使用后能使鍍層結(jié)晶細(xì)致、光感明亮，極大地提高鍍鋅層的表面光潔度。

3·光亮鍍鋅溶液的維護(hù)及使用

3.1鍍液維護(hù)

光亮鍍鋅溶液的維護(hù)主要注意以下幾點(diǎn)。

（1）電鍍?nèi)芤罕３智鍧崒?duì)電鍍出優(yōu)良的鋅層十分重要，有條件的單位，可以加上循環(huán)過(guò)濾裝置，消除溶液中的陽(yáng)極渣及其他懸浮物，保持溶液干凈。

（2）每班對(duì)電鍍?nèi)芤哼M(jìn)行化驗(yàn)分析調(diào)整，使硫酸鋅、硼酸含量及pH保持在工藝范圍內(nèi)。調(diào)整鍍液時(shí)，應(yīng)將配制好的溶液加入到外槽（循環(huán)槽）中，不允許直接加入內(nèi)槽中。

（3）光亮劑的添加。光亮劑是由有機(jī)物混合配制而成，由于含量低、成分復(fù)雜，較難用化學(xué)分析方法控制，添加時(shí)只能靠經(jīng)驗(yàn)補(bǔ)加，以少加勤加為原則，始終保持平衡。少了，鍍層光亮度不夠；多了，易使鍍層發(fā)黃、發(fā)黑。為了保持均衡添加，最簡(jiǎn)單而又適用的方法是在各鍍槽上方懸掛一盛有光亮劑的倒置塑料瓶，在瓶口插一根可控制流速的塑料輸液管，生產(chǎn)時(shí)可慢慢地將消耗計(jì)量的光亮劑添加到鍍液中去，這樣就避免了光亮劑加入鍍液后，初始含量逐漸降低的弊端。當(dāng)發(fā)現(xiàn)添加光亮劑后很快失效時(shí)，一般是金屬雜質(zhì)或非金屬雜質(zhì)影響光亮劑的作用，因此不要繼續(xù)補(bǔ)充，避免造成光亮劑過(guò)量而影響鍍液性能，應(yīng)先除雜質(zhì)后再生產(chǎn)。

（4）重視溫度和電流密度的相互關(guān)系。溫度低時(shí)，鍍液導(dǎo)電性能差，光亮劑吸附強(qiáng)脫附困難，這時(shí)不能用高電流密度，否則會(huì)造成鍍層燒焦發(fā)黑或光亮劑夾雜鍍層脆性增大，呈粉末狀脫落。溫度高光亮劑吸附弱極化降低，這時(shí)必須采取較高電流密度，以提高陰極極化，細(xì)化結(jié)晶晶粒。當(dāng)鍍液溫度超過(guò)60℃時(shí)，光亮添加劑分解加快，分解物累積增多。當(dāng)累積到一定程度，分解產(chǎn)物中大量夾雜附著在鍍層表面，會(huì)引起鍍層發(fā)脆產(chǎn)生條紋、發(fā)黃、發(fā)花等，影響鍍層質(zhì)量。

（5）光亮劑的泡沫與升溫。電鍍時(shí)由于鋼絲的運(yùn)動(dòng)和鍍液的循環(huán)，鍍液表面會(huì)產(chǎn)生部分泡沫，由于泡沫覆蓋會(huì)導(dǎo)致溫度上升，從而造成光亮劑消耗量增加。生產(chǎn)中要隨時(shí)清除泡沫，防止泡沫溢出槽外引起“短路”。在保證內(nèi)槽液面的前提下，減少循環(huán)泵的臺(tái)數(shù)，盡量采取高位槽溢流到低位槽，減少鍍液的循環(huán)攪拌，減少鍍液泡沫的生成。

（6）雜質(zhì)的危害及清除。當(dāng)鍍液中銅、鉛、鐵等金屬雜質(zhì)含量增多時(shí)，會(huì)造成鍍層粗糙、表面發(fā)黑，嚴(yán)重影響鍍層表面質(zhì)量?？啥ㄆ谟?～3 g/L鋅粉處理去除，為了降低成本，日常維護(hù)也可用化學(xué)純的硫化鈉，每次加入量13 mL/L可有效除雜凈化，但不能超過(guò)15 mL/L，否則將對(duì)鍍液產(chǎn)生不良影響。除去銅、鉛等金屬雜質(zhì)也可采用小電流密度電解法，但處理時(shí)間較長(zhǎng)，鋅的損耗大。如果在用鋅粉處理的同時(shí)，采用小電流密度電解效果更好。隨著生產(chǎn)時(shí)間的增長(zhǎng)，光亮添加劑分解產(chǎn)物累積越多，加上鍍液溫度的增加，光亮添加劑分解加快，分解物累積增多后，將嚴(yán)重影響鍍層外觀質(zhì)量，必須用活性炭吸附處理后才能解決問(wèn)題。生產(chǎn)中應(yīng)視情況定期處理，方法是將鍍液溫度升溫至50℃，在攪拌下加入3～5g/L活性炭，繼續(xù)攪拌1 h以上，靜置過(guò)濾。

3.2操作注意事項(xiàng)

光亮鍍鋅生產(chǎn)過(guò)程中必須注意以下事項(xiàng)。

（1）鍍前鋼絲表面必須處理干凈，以防止鋅層脫落。在電解酸、堿洗中，要控制好電流密度和酸液、堿液濃度，不要過(guò)腐蝕，浸泡時(shí)間也不宜過(guò)長(zhǎng)，發(fā)生故障臨時(shí)停車時(shí)，應(yīng)及時(shí)將酸液、堿液放入外槽，將鋼絲及時(shí)露出液面。

（2）鋼絲在電解酸、堿槽中運(yùn)行時(shí)，鋼絲應(yīng)與極板之間保持間隔，平行運(yùn)行不得絞合，不得碰觸極板，以免短路、放炮，使鋼絲表面被電擊傷。

（3）鍍鋅槽中極間距離，陰極與陽(yáng)極的相對(duì)位置對(duì)鍍層均勻性也有影響。生產(chǎn)中鋼絲應(yīng)距陽(yáng)極鋅板30～40 mm，并在相應(yīng)的隔板中間平穩(wěn)運(yùn)行，不得與隔板或底座陽(yáng)極相刮擦運(yùn)行，不得露出液面。

（4）鋅陽(yáng)極板采用熱鑄法制造，鋅板必須裝入鋅板套（陽(yáng)極套）中，陽(yáng)極套要定期檢查更換，保持完整。每班檢查鋅板消耗情況，當(dāng)鋅板消耗2/3時(shí)，應(yīng)立即更換，使陽(yáng)極鋅板、電極鉛板與電極母線觸頭接觸良好，保證陽(yáng)極鋅板處于正常溶解狀態(tài)。

（5）鋼絲在運(yùn)行過(guò)程中，應(yīng)被負(fù)極槍壓入液面下20～30 mm，負(fù)極槍與鋼絲接觸面的平整度應(yīng)達(dá)到槍頂部直角口與鋼絲平行接觸，頂部的電解生成堆積物要清除干凈，每班要檢查清洗陰極槍頭部，保證陰極槍與鋼絲的良好接觸狀態(tài)。

（6）生產(chǎn)中隨時(shí)清除泡沫，在保持鍍槽液面一定高度的情況下，減少循環(huán)泵的臺(tái)數(shù)。并定期處理鍍液雜質(zhì)，清洗鍍槽，以保證鍍液清潔度。

（7）光亮劑的添加應(yīng)由專人負(fù)責(zé)。鍍液中除了硫酸鋅和硼酸外，不要任意添加硫酸鋁、明礬之類的導(dǎo)電鹽和增光劑，否則會(huì)降低生產(chǎn)效率，給鍍液維護(hù)造成麻煩。

3.3常見(jiàn)故障處理

光亮鍍鋅溶液常見(jiàn)故障、原因及相對(duì)應(yīng)的處理方法見(jiàn)表3。

4·結(jié)語(yǔ)

實(shí)踐表明，光亮鍍鋅工藝較適合商品鍍鋅鋼絲的生產(chǎn)，但在鍍液中添加劑成分的可檢測(cè)、可控制性，溶液的氣味、低泡沫方面存在一些缺陷，還需要進(jìn)一步改進(jìn)。

參考文獻(xiàn)

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張?bào)w群1961年生，貴州鋼繩股份公司一廠工程師。

陸萍1978年生，貴州鋼繩股份公司一廠工程師。

周寧雅1958年生，貴州鋼繩股份公司一廠工程師。

黃華江1979年生，貴州鋼繩股份公司一廠助理工程師。