钢铁工件电镀前处理的应用实例及事故分析

(一)钢铁工件常温电解除油技术的应用实例

    通用的电解除油技术，由于碱性大，溶液温度高，电流密度大，因此能耗大，碱雾严重，污染环境，已不能适应现代化工业发展的要求。表面处理厂家迫切需要一种节能、低耗的电解除油新技术。利用添加表面活性剂的方法，基本可以达到电解除油常温化，而且碱耗低，电流密度小，除油快速彻底，节能降耗显著，环保效益突出，受到厂家的欢迎。

    配方及工艺条件如下：

    氢氧化钠NaOH        20～40g/L        温度        常温

    碳酸钠Na₂CO₃         20～30g/L    阴极电流密度 1～3A/dm²

    磷酸钠Na₃PO₄         20～40g/L    除油时间    5～15min

    W32添加剂              20～30g/L

    W32添加剂性能稳定，不挥发，无毒无腐蚀。当加入碱性电解液后，既不影响溶液的导电性能，又能显著地降低溶液的表面张力，使溶液易于润湿并渗入油膜下的工作表面。同时在直流电作用下，工件表面析出大量的氢气和氧气，促使油污很快脱离工件表面。添加量要视工件表面的油量而定。W32为成都天裕精细化工厂研发的产品。

(二)电镀厂阳极电解除油的应用及故障分析

    某厂电镀的各种钢铁零件，一般都要经过电解除油，多年来，该工序控制稳定，效率高，效果好，使得电镀生产维持正常。但有一次，镀锌件电解除油时却出现了零件与夹具被腐蚀的现象。

    1.故障的发生经过该厂电镀一批摩托车启动轴，材料为45#钢，表面粗糙度Ra=0.8μm,有一次镀锌后光洁的表面出现了较严重的腐蚀斑点从外观状况进行分析判断，首先怀疑是酸洗时间过长或酸洗液太浓。但通过对酸洗液进行分析，盐酸含量为10%,未超出工艺规范。用经过磨光的45#钢样件做对比实验，酸洗10min,钢样未出现腐蚀问题，因此排除了酸洗液过浓或时间过长的疑点。

    2.造成事故的原因

    调查发现，操作工人使用阳极电解除油40min,调查人员采用模拟实验，取经过磨光的45#钢样件放入电解槽中进行电解除油，观察阳极反应并不是十分剧烈，说明放氧量不多。通电10min后取出零件，发现试件与夹具上已附上一层黄色的氧化铁，再通过酸洗后，发现零件表面出现了点状腐蚀。当时电解槽内溶液的成分经分析为：NaOH 4.6g/L、Na₂CO₃ 34g/L、Na₃PO₄ 45g/L、C1^- 3.92g/L。说明电解液的NaOH含量偏低，而Cl一含量偏高。原因已初步明朗。

    在正常的工艺操作条件下，阳极反应为：

        40H^--2e→O₂+2H₂O

    但如果NaOH偏低，OH-偏低，阳极除了放出较少的氧气外，还伴随阳极表面铁的氧化反应：

        Fe—2e→Fe²⁺

        2Fe+3[O]→Fe₂O₃

    据了解电解槽溶液使用的时间并不长，为何会发生这样的变化呢?经过分析可能是由以下两种原因造成的。

    ①生产人员操作不当使NaOH含量下降。

    零件为45#钢，为了不产生氢脆及表面附着上海绵状金属杂物，可以不用阴极除油，而使用阳极除油。但阳极除油也有缺点，容易造成阳极的表面氧化，特别是阳极电解时间过长，消耗OH^-过多及NaOH含量不足，更容易造成零件表面氧化。

    ②夹具清洗不干净，带入过量的Cl^-工厂使用的是氯化物电镀，镀槽内含有氯化锌、氯化钠，所以Cl^-含量很高。另外，酸洗使用的是盐酸，所以工装夹具，特别是滚筒，如清洗不干净，就会将Cl^-带入除油槽，时间一长，Cl^-的含量就会过高。

    消除故障的措施如下。

    ①由于除油电解液含过量Cl^-,所以要更换。

    ②加强工序间零件与夹具的清洗，所以说水洗很重要，切不可轻视、马虎。

    ③除油改用阴极除油和阳极除油结合，减少阳极除油时间。④要定期对除油液进行分析、检验，及时调整。

本文转载自《电镀前处理与后处理》编著    李异
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