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摘 要：该文对低氰镀锌与高氰镀锌的工艺流程及规范应用进行了相关对比，深入分析了电解液的相关成分及主要作用，并对相关电解液的维护与调整进行了说明，提出了生产中经常出现的故障并给出相关故障排除方法，并提出了高氰镀锌向低氰镀锌工艺转化的方法，通过试样对比低氰镀锌与高氰镀锌的镀层质量，分析低氰镀锌与高氰镀锌的工艺优缺点，提出了低氰镀锌将来发展趋势。
关键词：低氰 高氰 镀锌
中图分类号：TQ15 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）09（c）-0054-02
电镀锌层结晶细致光亮，耐蚀性好，与基体的结合力强。含氰镀锌溶液稳定，阴极极化高，分散能力和覆盖能力好，对杂质容忍度高；由于它是碱性镀液，有除油和活化能力，对设备腐蚀性小，所以氰化镀锌工艺在航空零件的表面处理中一直占主要地位。但该工艺最大缺点是镀液中的氰化物为剧毒化学品，无论是生产、储存还是运输和使用，都对环境和使用人构成极大的威胁。尽管氰化物废水并不难处理，由于清洗工艺流程的设计和实际操作上的原因，我国含氰废水的初始浓度都很高，加上很多电镀厂没有实现废水分流，使实际处理效果不良，含氰电镀废水仍然是一个严重的污染源。当前民用的无氰镀锌工艺，因为其氢脆倾向性大的缺陷而无法用于航空制造业。因此，在航空表面处理中一直采用氰化镀锌工艺，并且是高浓度氰化镀锌体系。
笔者曾长期从事无氰镀锌以及低氰镀锌的学习及试验，现联系目前工厂高氰镀锌的工作实践，对低氰镀锌电解液与高氰镀锌电解液的工艺应用进行了对比，并提出了高氰电解液向低氰电解液的转化方法。
1 氰化镀锌工艺流程及其规范
1.1 工艺流程
低氰镀锌与高氰镀锌的工艺流程基本相似，这里将介绍一下氰化镀锌的工艺流程，具体如下。
镀前验收→除油→消除应力→挂装→电解除油→热水洗→冷水洗→弱浸蚀→冷水洗→中和→冷水洗→镀锌→冷水洗→热水洗→吹干→除氢→冷水洗→活化→冷水洗→出光→冷水洗→钝化→冷水洗→冷水洗→拆卸→吹干→检验→油封（按需进行）。
1.2 槽液配方及工艺参数
高氰镀锌与低氰镀锌溶液所含溶质成分基本一致，各组分所起作用也基本相同，主要区别是溶质含量不一样，由表1可知，低氰镀锌中氰化钠含量远小于高氰镀锌氰化钠含量。
2 氰化镀锌液各成的作用
（1）ZnO。主盐锌酸钠是由ZnO与NaOH作用生成锌酸盐的络合物，成为电镀锌溶液的主盐。锌含量夏季可稍高，冬季则低些为好。当其浓度增加时，会使阴极电流效率提高，但锌层光亮区变差，且锌层易起泡。
（2）NaCN。氰化钠是主要的络合剂，过量的氰化钠存在还能保持铬盐的稳定性，增加阴极极化作用，改善电解液的分散能力，使镀层结晶细致，同时能加速阳极溶解，防止阳极钝化。
（3）NaOH。常以游离苛性钠形式存在，可有效防止锌酸盐水解，稳定电解液，提高电解液导电性，改善分散能力。当NaOH含量过低时，镀液导电性降低，引起阳极钝化，镀层变薄、起泡等缺陷。当NaOH含量过高时，加速阳极溶解，镀层易烧焦、粗糙、发暗、镀液黏性大，药品带出耗损大，增加生产成本。
（4）Na2S。硫化钠可除去槽液中的铁杂质和重金属杂质，使其成为不溶物沉淀于槽底，从而使得到光亮锌层，即为光亮剂。
3 电解液的维护与调整
（1）镀槽应在非工作时间加盖，防止灰尘污染槽液。
（2）镀锌的锌阳极不要和镉阳极混放在一起，以免用错，造成溶液损害事故。
（3）添加氧化锌时，必须用少量水调成糊状，再溶解在饱和的氰化钠溶液中，使它成为Na2Zn（CN）4 和Na2ZnO2的形式存在溶液中。硫化钠加入时，先用水溶解后，再加入槽内。
（4）每日工作完毕，加水维持水平面至规定液面高度。
（5）锌阳极用洁净的尼龙袋套上后，放在溶液中，或用微孔塑料板制成的阳极隔框放置锌阳极，工作完毕后，取出锌阳极浸在清水槽中，次日工作前先刷洗锌阳极，后挂入槽中。
（6）镀锌溶液1～2月过滤或循环过滤1次，并清理槽底沉渣；每年一次大处理。
（7）电解：每月16 h，在阴极电流密度为0.1～0.3 A/dm2左右和阴极面积大于阳极面积（约2～2.5∶1）的情况下，通电处理，以除去金属杂质，如铜、铁、镍等。
4 生产中出现的问题和排除方法
（1）沉积速度慢。可提高电流密度，将锌总量提高到上限，加强镀前处理，提高溶液的温度（冬季室温低的情况下）。
（2）镀层粗糙。可降低锌含量，降低电流密度，适当补加硫化钠和氢氧化钠，降低温度补加硫化钠。
（3）镀层发白无光泽。可提高氢氧化钠含量，提高电流密度，降低溶液温度，适当补加硫化钠。
5 高氰镀锌向低氰镀锌的转化方法
（1）阳极板用不溶性的镍板代替。控制锌含量的上升，使锌含量逐渐降至低氰镀锌的工艺范围之内。
（2）在正常的生产过程中，氢氧化钠和氰化钠不再加入。让镀液中的NaCN逐渐自然消耗，这样，向高氰一中氰一低氰过渡，自然下降到低氰镀锌工艺范围之内。
（3）硫化钠根据质量情况适当补加。
6 产品质量对比
通过对比试验，可知两种工艺的耐蚀性能均能满足工艺要求，但高氰镀锌的镀层更均匀细致，深镀能力更强，镀层质量对比见表2。
7 结语
通过以上的分析，与高氰镀锌相比，低氰镀锌有以下一些优缺点。
（1）溶液的使用管理和维护简单，成份稳定，容易掌握。可以节约大量的化工原料，只氰化钠一种就比高氰节约了3倍，减少了原料损耗。由于降低了氰化钠的含量，相应地减轻了污水处理的负担，这样镀件就更易清洗，夏季的变质现象得到解决。
（2）高氰镀锌均镀能力和深镀能力好，镀层结晶细致，允许的电流密度和溶液温度相对大。
综上所述，在镀层质量上，高氰镀锌较低氰镀锌好，但低氰镀锌比高氰镀锌槽液好控制维护，如果国家要严格控制氰化物的使用并且影响到航空生产时，本文阐述的低氰镀锌技术将是一种比较好的选择。
参考文献
[1] 《航空制造工程手册》總编委会.航空制造工程手册表面处理[M].北京：航空工业出版社，1993.
[2] 官茂忠.电镀理论与技术[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2004.
[3] 《电镀手册》编写组.电镀手册[M].北京：国防工业出版社，2011.
[4] 谢无极.电镀故障手册[M].北京：化学工业出版社，2013.
关键词：低氰 高氰 镀锌
中图分类号：TQ15 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）09（c）-0054-02
电镀锌层结晶细致光亮，耐蚀性好，与基体的结合力强。含氰镀锌溶液稳定，阴极极化高，分散能力和覆盖能力好，对杂质容忍度高；由于它是碱性镀液，有除油和活化能力，对设备腐蚀性小，所以氰化镀锌工艺在航空零件的表面处理中一直占主要地位。但该工艺最大缺点是镀液中的氰化物为剧毒化学品，无论是生产、储存还是运输和使用，都对环境和使用人构成极大的威胁。尽管氰化物废水并不难处理，由于清洗工艺流程的设计和实际操作上的原因，我国含氰废水的初始浓度都很高，加上很多电镀厂没有实现废水分流，使实际处理效果不良，含氰电镀废水仍然是一个严重的污染源。当前民用的无氰镀锌工艺，因为其氢脆倾向性大的缺陷而无法用于航空制造业。因此，在航空表面处理中一直采用氰化镀锌工艺，并且是高浓度氰化镀锌体系。
笔者曾长期从事无氰镀锌以及低氰镀锌的学习及试验，现联系目前工厂高氰镀锌的工作实践，对低氰镀锌电解液与高氰镀锌电解液的工艺应用进行了对比，并提出了高氰电解液向低氰电解液的转化方法。
1 氰化镀锌工艺流程及其规范
1.1 工艺流程
低氰镀锌与高氰镀锌的工艺流程基本相似，这里将介绍一下氰化镀锌的工艺流程，具体如下。
镀前验收→除油→消除应力→挂装→电解除油→热水洗→冷水洗→弱浸蚀→冷水洗→中和→冷水洗→镀锌→冷水洗→热水洗→吹干→除氢→冷水洗→活化→冷水洗→出光→冷水洗→钝化→冷水洗→冷水洗→拆卸→吹干→检验→油封（按需进行）。
1.2 槽液配方及工艺参数
高氰镀锌与低氰镀锌溶液所含溶质成分基本一致，各组分所起作用也基本相同，主要区别是溶质含量不一样，由表1可知，低氰镀锌中氰化钠含量远小于高氰镀锌氰化钠含量。
2 氰化镀锌液各成的作用
（1）ZnO。主盐锌酸钠是由ZnO与NaOH作用生成锌酸盐的络合物，成为电镀锌溶液的主盐。锌含量夏季可稍高，冬季则低些为好。当其浓度增加时，会使阴极电流效率提高，但锌层光亮区变差，且锌层易起泡。
（2）NaCN。氰化钠是主要的络合剂，过量的氰化钠存在还能保持铬盐的稳定性，增加阴极极化作用，改善电解液的分散能力，使镀层结晶细致，同时能加速阳极溶解，防止阳极钝化。
（3）NaOH。常以游离苛性钠形式存在，可有效防止锌酸盐水解，稳定电解液，提高电解液导电性，改善分散能力。当NaOH含量过低时，镀液导电性降低，引起阳极钝化，镀层变薄、起泡等缺陷。当NaOH含量过高时，加速阳极溶解，镀层易烧焦、粗糙、发暗、镀液黏性大，药品带出耗损大，增加生产成本。
（4）Na2S。硫化钠可除去槽液中的铁杂质和重金属杂质，使其成为不溶物沉淀于槽底，从而使得到光亮锌层，即为光亮剂。
3 电解液的维护与调整
（1）镀槽应在非工作时间加盖，防止灰尘污染槽液。
（2）镀锌的锌阳极不要和镉阳极混放在一起，以免用错，造成溶液损害事故。
（3）添加氧化锌时，必须用少量水调成糊状，再溶解在饱和的氰化钠溶液中，使它成为Na2Zn（CN）4 和Na2ZnO2的形式存在溶液中。硫化钠加入时，先用水溶解后，再加入槽内。
（4）每日工作完毕，加水维持水平面至规定液面高度。
（5）锌阳极用洁净的尼龙袋套上后，放在溶液中，或用微孔塑料板制成的阳极隔框放置锌阳极，工作完毕后，取出锌阳极浸在清水槽中，次日工作前先刷洗锌阳极，后挂入槽中。
（6）镀锌溶液1～2月过滤或循环过滤1次，并清理槽底沉渣；每年一次大处理。
（7）电解：每月16 h，在阴极电流密度为0.1～0.3 A/dm2左右和阴极面积大于阳极面积（约2～2.5∶1）的情况下，通电处理，以除去金属杂质，如铜、铁、镍等。
4 生产中出现的问题和排除方法
（1）沉积速度慢。可提高电流密度，将锌总量提高到上限，加强镀前处理，提高溶液的温度（冬季室温低的情况下）。
（2）镀层粗糙。可降低锌含量，降低电流密度，适当补加硫化钠和氢氧化钠，降低温度补加硫化钠。
（3）镀层发白无光泽。可提高氢氧化钠含量，提高电流密度，降低溶液温度，适当补加硫化钠。
5 高氰镀锌向低氰镀锌的转化方法
（1）阳极板用不溶性的镍板代替。控制锌含量的上升，使锌含量逐渐降至低氰镀锌的工艺范围之内。
（2）在正常的生产过程中，氢氧化钠和氰化钠不再加入。让镀液中的NaCN逐渐自然消耗，这样，向高氰一中氰一低氰过渡，自然下降到低氰镀锌工艺范围之内。
（3）硫化钠根据质量情况适当补加。
6 产品质量对比
通过对比试验，可知两种工艺的耐蚀性能均能满足工艺要求，但高氰镀锌的镀层更均匀细致，深镀能力更强，镀层质量对比见表2。
7 结语
通过以上的分析，与高氰镀锌相比，低氰镀锌有以下一些优缺点。
（1）溶液的使用管理和维护简单，成份稳定，容易掌握。可以节约大量的化工原料，只氰化钠一种就比高氰节约了3倍，减少了原料损耗。由于降低了氰化钠的含量，相应地减轻了污水处理的负担，这样镀件就更易清洗，夏季的变质现象得到解决。
（2）高氰镀锌均镀能力和深镀能力好，镀层结晶细致，允许的电流密度和溶液温度相对大。
综上所述，在镀层质量上，高氰镀锌较低氰镀锌好，但低氰镀锌比高氰镀锌槽液好控制维护，如果国家要严格控制氰化物的使用并且影响到航空生产时，本文阐述的低氰镀锌技术将是一种比较好的选择。
参考文献
[1] 《航空制造工程手册》總编委会.航空制造工程手册表面处理[M].北京：航空工业出版社，1993.
[2] 官茂忠.电镀理论与技术[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2004.
[3] 《电镀手册》编写组.电镀手册[M].北京：国防工业出版社，2011.
[4] 谢无极.电镀故障手册[M].北京：化学工业出版社，2013.