镀锌层质量的控制及电镀锌生产工艺

一、电镀基本原理

电镀是一种电化学过程，也是一种氧化还原过程.电镀的基本过程是将零件浸在金属盐的溶液中作为阴极，金属板作为阳极，接直流电源后，在零件上沉积出所需的镀层。

例如:镀镍时，阴极为待镀零件，阳极为纯镍板，在阴阳极分别发生如下反应:

阴极(镀件):Ni2++2e→Ni (主反应)

2H++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积出来，如果阴极上氢离子还原为氢的副反应占主要地位，则金属离子难以在阴极上析出.根据实验，金属离子自水溶液中电沉积的可能性，可从元素周期表中得到一定的规律。

阳极分为可溶性阳极和不溶性阳极，大多数阳极为与镀层相对应的可溶性阳极，如:镀锌为锌阳极，镀银为银阳极，镀锡-铅合金使用锡-铅合金阳极.但是少数电镀由于阳极溶解困难，使用不溶性阳极，如酸性镀金使用的是多为铂或钛阳极.镀液主盐离子靠添加配制好的标准含金溶液来补充.镀铬阳极使用纯铅，铅-锡合金，铅-锑合金等不溶性阳极。

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。在小规格钢丝绳生产过程中，大多选择电镀锌作为制绳钢丝的原料镀层加工方式。电镀锌的优点是钢丝镀层厚度均匀、致密，镀前和镀后钢丝力学性能变化较小，也可以根据要求进行调整;缺点是如果钢丝镀前清洗不干净，镀层与钢丝基体的结合力差，容易出现脱锌现象。因此，镀锌钢丝镀锌层质量的控制十分重要。

电镀锌生产工艺流程为: 放线→酸洗→水洗→电镀锌→冷水洗→热水洗→烘干→收线。采用硫酸锌盐电镀，硫酸锌的质量浓度为400～600 g/L，电镀液的 pH值为 2～4。电镀锌生产过程中，影响镀锌质量的关键因素是电镀前钢丝酸洗的洁净度和电镀液质量浓度、pH值控制以及单丝电流的大小。酸洗质量的好坏直接影响镀层与基体的结合强度，电镀液质量浓度直接决定离子迁移后溶液中离子的补充速度，消除浓差极化现象。

三、调整电镀工艺参数

(1)严格控制镀液 pH值，研究表明，镀液 pH值的大小直接影响钢丝镀层的质量，pH值控制不当，会造成镀层疏松;当 pH值大于3 时，钢丝镀层有细小枝晶产生的毛刺，表面不光滑。

(2)严格控制电流密度。从微观形貌来看，电流密度越大，锌层晶粒沉积越大，相应的锌层越不致密。反之则离子沉积越致密，锌层面质量越好。在保证表面锌层致密光亮的情况下，要使单位面积锌层面质量达到 80g / m2，需将工艺参数优化如下: 电流密度为 16～20A / dm2，硫酸锌溶液质量浓度为 500 g/L，pH 值为2.5～3.0。

四、调整水箱拉拔工艺参数

(1)严格按照多道次小压缩率拉拔，总压缩率为 96.48%，减少锌层的刮削。

(2)整套拉丝模材质采用钨钢模具和聚晶模具组合，拉丝模工作锥的角度为 12°～16°，定径带长度为钢丝直径的 0.15，以保证锌层的变形与钢丝基体基本同步。

(3)冷却循环系统采用喷淋的方式对拉丝模进行冷却，及时将拉丝机在高速拉拔中所产生的大量热量带走，保证钢丝的质量。

(4)控制拉拔过程参数：收线速度10～12 m/s;收线张力8～10N;定尺长度30km;润滑剂质量分数3.5～4.5%;润滑剂 pH值7～8;润滑剂温度30～40℃。

五、镀层工艺要求

1. 镀层与基体金属、镀层与镀层之间，应有良好的结合力。

2. 镀层应结晶细致、平整、厚度均匀。

3. 镀层应具有规定的厚度和尽可能少的孔隙。

4. 镀层应具有规定的各项指标，如光亮度、硬度、导电性等。

5. 电镀时间及电镀过程的温度，决定镀层厚度的大小。

6.环境温度为-10℃~60℃;

7.输入电压为220V±22V或380V±38V;

8.水处理设备最大工作噪声应不大于80dB(A)。

9.相对湿度(RH)应不大于95%;

10.原水COD含量为100mg/L~150000mg/L。

经过工艺的优化，批量生产直径0.80 mm电镀锌钢丝电镀锌锌层面质量全部控制在80～90 g/m2，锌层面质量散差很小;后续的水箱拉拔制绳钢丝进行了锌层检测，结果表明：平均锌层面质量14.5 g/m2，锌层损失小于5%，钢丝抗拉强度为2300～2500 MPa。不仅有效控制了电镀锌制绳原料钢丝的锌层面质量，而且减少了不必要的浪费，降低了生产成本。

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