鍍鋅層質(zhì)量的控制及電鍍鋅生產(chǎn)工藝
一、電鍍基本原理
電鍍是一種電化學(xué)過(guò)程，也是一種氧化還原過(guò)程.電鍍的基本過(guò)程是將零件浸在金屬鹽的溶液中作為陰極，金屬板作為陽(yáng)極，接直流電源后，在零件上沉積出所需的鍍層。
例如:鍍鎳時(shí)，陰極為待鍍零件，陽(yáng)極為純鎳板，在陰陽(yáng)極分別發(fā)生如下反應:
陰極(鍍件):Ni2++2e→Ni (主反應)
2H++2e→H2↑ (副反應)
陽(yáng)極(鎳板):Ni -2e→Ni2+ (主反應)
4OH--4e→2H2O+O2 (副反應)
不是所有的金屬離子都能從水溶液中沉積出來(lái)，如果陰極上氫離子還原為氫的副反應占主要地位，則金屬離子難以在陰極上析出.根據實(shí)驗，金屬離子自水溶液中電沉積的可能性，可從元素周期表中得到一定的規律。
陽(yáng)極分為可溶性陽(yáng)極和不溶性陽(yáng)極，大多數陽(yáng)極為與鍍層相對應的可溶性陽(yáng)極，如:鍍鋅為鋅陽(yáng)極，鍍銀為銀陽(yáng)極，鍍錫-鉛合金使用錫-鉛合金陽(yáng)極.但是少數電鍍由于陽(yáng)極溶解困難，使用不溶性陽(yáng)極，如酸性鍍金使用的是多為鉑或鈦陽(yáng)極.鍍液主鹽離子靠添加配制好的標準含金溶液來(lái)補充.鍍鉻陽(yáng)極使用純鉛，鉛-錫合金，鉛-銻合金等不溶性陽(yáng)極。
二、電鍍鋅生產(chǎn)工藝流程
鍍鋅是防止鋼絲腐蝕的有效方法之一。鍍鋅一般有兩種方法，一種是電鍍鋅，另一種是熱鍍鋅。熱鍍鋅的缺點(diǎn)是強度損失大。在小規格鋼絲繩生產(chǎn)過(guò)程中，大多選擇電鍍鋅作為制繩鋼絲的原料鍍層加工方式。電鍍鋅的優(yōu)點(diǎn)是鋼絲鍍層厚度均勻、致密，鍍前和鍍后鋼絲力學(xué)性能變化較小，也可以根據要求進(jìn)行調整;缺點(diǎn)是如果鋼絲鍍前清洗不干凈，鍍層與鋼絲基體的結合力差，容易出現脫鋅現象。因此，鍍鋅鋼絲鍍鋅層質(zhì)量的控制十分重要。
電鍍鋅生產(chǎn)工藝流程為: 放線(xiàn)→酸洗→水洗→電鍍鋅→冷水洗→熱水洗→烘干→收線(xiàn)。采用硫酸鋅鹽電鍍，硫酸鋅的質(zhì)量濃度為400～600 g/L，電鍍液的 pH值為 2～4。電鍍鋅生產(chǎn)過(guò)程中，影響鍍鋅質(zhì)量的關(guān)鍵因素是電鍍前鋼絲酸洗的潔凈度和電鍍液質(zhì)量濃度、pH值控制以及單絲電流的大小。酸洗質(zhì)量的好壞直接影響鍍層與基體的結合強度，電鍍液質(zhì)量濃度直接決定離子遷移后溶液中離子的補充速度，消除濃差極化現象。
三、調整電鍍工藝參數
(1)嚴格控制鍍液 pH值，研究表明，鍍液 pH值的大小直接影響鋼絲鍍層的質(zhì)量，pH值控制不當，會(huì )造成鍍層疏松;當 pH值大于3 時(shí)，鋼絲鍍層有細小枝晶產(chǎn)生的毛刺，表面不光滑。
(2)嚴格控制電流密度。從微觀(guān)形貌來(lái)看，電流密度越大，鋅層晶粒沉積越大，相應的鋅層越不致密。反之則離子沉積越致密，鋅層面質(zhì)量越好。在保證表面鋅層致密光亮的情況下，要使單位面積鋅層面質(zhì)量達到 80g / m2，需將工藝參數優(yōu)化如下: 電流密度為 16～20A / dm2，硫酸鋅溶液質(zhì)量濃度為 500 g/L，pH 值為2.5～3.0。
四、調整水箱拉拔工藝參數
(1)嚴格按照多道次小壓縮率拉拔，總壓縮率為 96.48%，減少鋅層的刮削。
(2)整套拉絲模材質(zhì)采用鎢鋼模具和聚晶模具組合，拉絲模工作錐的角度為 12°～16°，定徑帶長(cháng)度為鋼絲直徑的 0.15，以保證鋅層的變形與鋼絲基體基本同步。
(3)冷卻循環(huán)系統采用噴淋的方式對拉絲模進(jìn)行冷卻，及時(shí)將拉絲機在高速拉拔中所產(chǎn)生的大量熱量帶走，保證鋼絲的質(zhì)量。
(4)控制拉拔過(guò)程參數：收線(xiàn)速度10～12 m/s;收線(xiàn)張力8～10N;定尺長(cháng)度30km;潤滑劑質(zhì)量分數3.5～4.5%;潤滑劑 pH值7～8;潤滑劑溫度30～40℃。
五、鍍層工藝要求
1. 鍍層與基體金屬、鍍層與鍍層之間，應有良好的結合力。
2. 鍍層應結晶細致、平整、厚度均勻。
3. 鍍層應具有規定的厚度和盡可能少的孔隙。
4. 鍍層應具有規定的各項指標，如光亮度、硬度、導電性等。
5. 電鍍時(shí)間及電鍍過(guò)程的溫度，決定鍍層厚度的大小。
6.環(huán)境溫度為-10℃~60℃;
7.輸入電壓為220V±22V或380V±38V;
8.水處理設備最大工作噪聲應不大于80dB(A)。
9.相對濕度(RH)應不大于95%;
10.原水COD含量為100mg/L~150000mg/L。
經(jīng)過(guò)工藝的優(yōu)化，批量生產(chǎn)直徑0.80 mm電鍍鋅鋼絲電鍍鋅鋅層面質(zhì)量全部控制在80～90 g/m2，鋅層面質(zhì)量散差很小;后續的水箱拉拔制繩鋼絲進(jìn)行了鋅層檢測，結果表明：平均鋅層面質(zhì)量14.5 g/m2，鋅層損失小于5%，鋼絲抗拉強度為2300～2500 MPa。不僅有效控制了電鍍鋅制繩原料鋼絲的鋅層面質(zhì)量，而且減少了不必要的浪費，降低了生產(chǎn)成本。
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