电镀锌工艺(电镀锌)

镀锌层和电镀工艺的质量控制

一、电镀基本原理

电镀是一个电化学过程，也是一个氧化还原过程。电镀的基本过程是将零件浸入金属盐溶液中作为阴极，金属板作为阳极。收到DC电源后，所需的涂层沉积在零件上。

比如镀镍时，阴极是被镀部分，阳极是纯镍板。下列反应分别在阴极和阳极发生:

阴极(电镀):Ni2++2e→Ni(主反应)

2++2e → H2 ↑(副反应)

阳极(镍板):Ni -2e→Ni2+(主反应)

4OH-4E → 2H2O+O2(副反应)

不是所有的金属离子都能从水溶液中沉淀出来。如果氢离子还原成氢气的二次反应在阴极上占优势，则金属离子很难沉积在阴极上。根据实验，从元素周期表可以得出水溶液中电沉积金属离子的可能性。

阳极分为可溶性阳极和不溶性阳极，大部分是与镀层相对应的可溶性阳极，如镀锌阳极、镀银阳极、锡铅合金电镀的锡铅合金阳极。然而，由于阳极溶解困难，所以使用少数不溶性阳极，例如用于酸性镀金的铂或钛阳极。通过加入配制好的标准含金溶液来补充镀液中的主要盐离子。使用纯铅、铅锡合金和镀铬阳极。

二、电镀锌生产工艺流程

镀锌是防止钢丝腐蚀的有效方法之一。镀锌一般有两种方法，一种是电镀锌，另一种是热镀锌。热镀锌的缺点是强度损失大。在小规格钢丝绳的生产过程中，大多选择电镀锌作为制造钢丝绳的原料涂层加工方法。镀锌的优点是钢丝镀层厚度均匀致密，镀前镀后钢丝的力学性能变化不大，也可根据要求进行调整。缺点是如果镀前不清洗钢丝，镀层与钢丝基体的结合力差，容易发生脱锌。因此，控制镀锌钢丝的质量非常重要。

电镀锌工艺流程为:放线→酸洗→水洗→电镀锌→冷水水洗→热水水洗→烘干→收卷。硫酸锌用于电镀。硫酸锌的质量浓度为400 ~ 600 g/L，电镀液的pH值为2 ~ 4。在镀锌过程中，影响镀锌质量的关键因素是电镀前钢丝酸洗的清洁度、电镀液的质量浓度、pH值的控制和单线电流的大小。酸洗的质量直接影响镀层与基体的结合强度，电镀液的质量浓度直接决定离子迁移后溶液中离子的补充速度，从而消除浓差极化现象。

三、调整电镀工艺参数

(1)严格控制镀液的pH值。研究表明，镀液pH值直接影响钢丝镀层质量，pH值控制不当会导致镀层疏松；pH值大于3时，钢丝涂层有细小枝晶造成的毛刺，表面不光滑。

(2)严格控制电流密度。从微观形貌来看，电流密度越高，锌层晶粒沉积越大，相应的锌层越不致密。相反，离子沉积越密，锌层质量越好。在表面锌层致密光亮的条件下，工艺参数优化为:电流密度16 ~ 80g/m2，硫酸锌溶液质量浓度500 g/L，pH值2.5 ~ 3.0。

四、调整水箱拉拔工艺参数

(1)严格按照小压缩率多道次拉拔，总压缩率96.48%，减少锌层刮伤。

(2)整套拉丝模由钨钢模和聚晶模组成。拉丝模工作锥的角度为12° ~ 16°，定径带的长度为钢丝直径的0.15，以保证锌层的变形与钢丝基体基本同步。

(3)冷却循环系统通过喷淋冷却拉丝模，及时带走拉丝机高速拉拔时产生的大量热量，保证钢丝质量。

(4)控制拉伸工艺参数:卷取速度为10 ~ 12m/s；卷取张力8 ~ 10n固定长度为30km润滑剂的质量分数为3.5-4.5%；润滑剂的pH值为7-8；润滑剂的温度为30 ~ 40℃。

五、镀层工艺要求

1.涂层与基体金属之间、涂层与涂层之间应具有良好的结合力。

2.涂层应细腻、光滑且厚度均匀。

3.涂层应具有规定的厚度和尽可能少的孔隙。

4.涂层应具有规定的指标，如亮度、硬度、导电性等。

5.电镀时间和电镀过程的温度决定了涂层的厚度。

6.环境温度为-10℃~ 60℃；

7.输入电压为220V 22V或380V 38V

8.水处理设备的最大工作噪声应不大于80dB(A)。

9.相对湿度不应大于95%；

10.原水COD含量为100mg/L ~ 150000mg/L。

工艺优化后，批量生产的直径0.80 mm镀锌钢丝的镀锌层质量全部控制在80 ~ 90 g/m2，镀锌层质量的分散性很小。对后续水槽拉拔的制绳钢丝锌层进行检测。结果表明，平均锌层质量为14.5 g/m2，锌层损失小于5%，钢丝的抗拉强度为2300~2500 MPa。不仅有效地控制了制绳用原钢丝锌层的质量，而且减少了不必要的浪费，降低了生产成本。

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