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铁丝钢带的连续碱性镀锌工艺
www.hehanggroup.com 化学镀镍--合航集团 2013-03-20 14:08
深圳镀锌厂资讯：
摘要：介绍了──种采用水溶性低泡光亮剂的碱性镀锌工艺，适用于铁丝和钢带的连续镀锌。其工艺流程主要包括盐酸酸洗，氢氧化钠中和，在含有氧化锌18～25g/L、氢氧化钠200～280g/L和光亮剂（由苄基吡啶钳盐和聚乙烯亚胺及其衍生物组成）10～14mL/L的镀液中镀锌，硝酸出光，蓝白钝化或彩色钝化，以及烘干。讨论了光亮剂用量、温度、pH、波美度及电流密度对碱性镀锌工艺的影响。与传统的硫酸锌—明酸体系相比，该工艺所得镀锌层质量稳定，废水处理简单，彩色钝化膜更鲜艳、牢固，耐蚀性更强。
关键词：铁丝；钢带；碱性镀锌；钝化；耐蚀性
中图分类号：TQ153.15文献标志码：A
1前言
铁丝镀锌可追溯到上世纪30年代，工艺配方简单，成本较低，以硫酸锌为主盐，采用阿拉伯树胶、甘草精、糊精──类作增亮剂，由于阴极极化较差，结晶较粗糙，镀锌层也只是灰白色，无光亮度可言。
上世纪六七十年代，人们尝试过多种方法，却依然得不到全光亮的镀锌层。进入80年代，苯亚甲基丙酮作为镀锌主光亮剂被广泛采用，配制的组合光亮剂加到硫酸锌──硼酸型镀锌液中，可得到全光亮的镀锌层，随后在生产中大规模应用。但是，苯亚甲基丙酮不溶于水，需要大量表面活性剂助溶，才能使它均匀分散在镀锌液中，以提高镀锌液的阴极极化度，使镀锌层细致光亮。在清洗过程中，高分子表面活性剂会随清洗液排放，导致废水的COD值很难达标。因此，既环保又经济的碱性连续镀锌工艺再次引起了人们的关注。
2环保碱性镀锌工艺
碱性镀锌工艺开发应用已有30多年的历史。早期开发的DPE-I到DPE-III、DE等添加剂，可使镀锌层达到结晶细致、平滑的效果，但光亮度远不及硫酸锌──硼酸型。随着新──代碱性镀锌光亮剂的问世，碱性镀锌的光亮度也大幅度提升，达到了与酸性镀锌相同的亮度，带动了碱性镀锌的大力发展。新型碱性镀锌光亮剂为水溶性水基型，不像硫酸锌──硼酸型镀锌液中含有大量高分子表面活性剂，而使铁丝走丝时产生大量泡沫，影响工作环境。工艺流程：开卷──酸洗──水洗──中和—碱性镀锌──水洗──出光──钝化──水洗──烘干──收卷。
经过回火的铁丝在生产线前需要进行预酸洗，洗去氧化皮及锈斑。钢带则直接上生产线进入工艺流程。
开卷后的酸洗采用50%的盐酸。
中和采用3%～5%的氢氧化钠水溶液。
碱性镀锌配方及工艺条件如下：
3工艺条件的影响
3.1光亮剂
上述工艺配方中的光亮剂是本世纪初开发应用于碱性镀锌中的多成分组合光亮剂。新型组合光亮剂抛弃了传统的以二甲氨基丙胺为主的添加剂，采用合成的苄基吡啶筠盐和聚乙烯亚胺及其衍化生物等组合而成，在镀液中加大了锌沉积的阴极极化，使镀锌层结晶细致、平滑，达到全光亮，且沉积速度快，提高了电流密度上限，不易产生烧焦现象。因此，该工艺较适合铁丝、钢带的连续快速镀锌生产。光亮剂的消耗量为80～100
mL/(kA·h)。
3.2温度
目前，开发的碱性镀锌组合光亮剂使用温度为5～40℃。镀液温度如果超过40
℃，光亮度明显下降。由于该工艺配方中镀液浓度比普通碱性镀锌浓度偏高，采用的电流密度较高，镀液不可避免地升温较快。考虑到镀液使用温度上限问题，如果连续不停工生产，最好采用冷冻降温设备，控制镀液温度在25～30
℃为好，这样可以减少光亮剂因温度过高而消耗，也能保证光亮剂起到正常的光亮作用。
3.3pH
碱性镀锌液的pH控制在9.5～11.0之间为好。pH与电流密度及铁丝、钢带的走速相关。由于电流密度较高，走丝速度较快，pH很容易升高。pH值升高，锌板溶解就会变慢，镀液中锌离子会逐渐减少，从而造成铁丝、钢带析氢而无镀层。因此，维持镀液的正常pH，及时补加氢氧化钠，才能保证镀锌液的正常使用，稳定生产。
3.4波美度
波美度是一种可简便、快捷地推测镀液浓度的方法。该碱性镀锌液浓度比常规碱性镀锌浓度高出5～6个点，宜于铁丝、钢带的快速电镀。波美度若低于23
086，应及时补充Zn0和NaOH，以保证在1.0～1.5min内沉积出光亮平滑的镀层。
3.5电流密度
电流受镀锌温度及镀液浓度的影响较大。而碱性镀锌的阴极极化度小，只有较大的电流才能推动锌离子离解析出。镀液温度越高、浓度越大，所需的电流密度也就越大，铁丝、钢带的走线速度相应较快；反之，温度低、浓度小，所需的电流密度就小，运行速度也慢。虽然电流密度越大，生产效率越高，但槽液的升温也越快。因此，合理选择电流密度至关重要。
4结语
目前，铁丝、钢带的镀锌仍较多采用硫酸锌──硼酸型工艺。此工艺存在不少缺点，如：所用组合光亮剂对人体皮肤有较强的刺激作用，时常引起操作工皮肤过敏；电镀过程中会产生大量胶状油泥或沉淀于槽底，有时又漂浮于液面而粘附于铁丝、钢带上，从而影响镀锌质量；因走速较快会使镀液中的表面活性剂产生大量泡沫覆盖于液面，影响工作环境，时常产生析氢的爆鸣；清洗废水中含脂肪醇聚氧乙烯醚和苯亚甲基丙酮，其COD值很难达到排放标准的要求。而碱性镀锌光亮剂为水基型，不含高分子表面活性剂，废水处理简便。
就抗蚀性而言，硫酸锌──硼酸型镀锌不如碱性镀锌，彩色钝化后的耐蚀性更是无法比。硫酸锌—硼酸型镀锌层经彩色钝化后，由于有有机物夹杂，容易变色，发乌发暗，──擦就掉膜。相反，碱性镀锌彩色钝化膜牢固，耐擦、不掉膜，可长期保持鲜艳的五彩花色。因此，环保碱性铁丝、钢带镀锌工艺是──种值得推广应用的工艺。
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