鋼鐵件鍍鋅工藝課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　專業(yè)工藝課程設(shè)計(jì)</b></p><p>　　題 目： 鋼鐵件堿性鍍鋅工藝設(shè)計(jì) </p><p>　　院 系： 應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè)： 應(yīng)用化學(xué) 班 級(jí)： 0981

2、學(xué) 號(hào)： 08 </p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　導(dǎo)師姓名： </p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　前 言…

3、……………………………………………………………………………1</p><p>　　工藝流程………………………………………………………………………………2</p><p>　　工藝規(guī)范………………………………………………………………………………3</p><p>　　鍍液的配置……………………………………………………………………………4</p><

4、p>　　鋅鍍液中各成分的作用………………………………………………………………5</p><p>　　鍍液的日常管理維護(hù)…………………………………………………………………6</p><p>　　后處理工藝設(shè)計(jì)………………………………………………………………………7</p><p>　　鈍化操作要領(lǐng)…………………………………………………………………………7<

5、/p><p>　　注意事項(xiàng)…………………………………………………………………………7</p><p>　　環(huán)保工藝設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………8</p><p>　　前處理工藝中廢液處理 ………………………………………………………8</p><p>　　鍍鋅廢水的處理………………………………………………………………

6、 8</p><p>　　鈍化工序中廢水處理………………………………………………………… 9</p><p>　　常見故障、原因及排除方法…………………………………………………………10</p><p>　　參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………… 13</p><p><b>　　前言</b>

7、</p><p>　　電鍍鋅就是利用電解，在制件表面形成均勻、致密、結(jié)合良好的金屬或合金沉積層的過程。與其他金屬相比，鋅是相對(duì)便宜而又易鍍覆的一種金屬，屬低值防蝕電鍍層，被廣泛用于保護(hù)鋼鐵件，特別是防止大氣腐蝕，并用于裝飾。鍍覆技術(shù)包括槽鍍(或掛鍍)、滾鍍（適合小零件）、自動(dòng)鍍和連續(xù)鍍（適合線材、帶材）。 </p><p>　　目前，國(guó)內(nèi)按電鍍?nèi)芤悍诸?，可分為四大類?</p&g

8、t;<p><b>　　1．氰化物鍍鋅 </b></p><p>　　由于(CN)屬劇毒，所以環(huán)境保護(hù)對(duì)電鍍鋅中使用氰化物提出了嚴(yán)格限制，不斷促進(jìn)減少氰化物和取代氰化物電鍍鋅鍍液體系的發(fā)展，要求使用低氰(微氰)電鍍液。采用此工藝電鍍后，產(chǎn)品質(zhì)量好，特別是彩鍍，經(jīng)鈍化后色彩保持好。 </p><p><b>　　2．氯化物鍍鋅 <

9、/b></p><p>　　此工藝在電鍍行業(yè)應(yīng)用比較廣泛，所占比例高達(dá) 40%。鈍化后(蘭白)可以鋅代鉻(與鍍鉻相媲美)，特別是在外加水溶性清漆后，外行人是很難辯認(rèn)出是鍍鋅還是鍍鉻的。此工藝適合于白色鈍化(蘭白，銀白)。 </p><p><b>　　3．硫酸鹽鍍鋅 </b></p><p>　　此工藝適合于連續(xù)鍍(線材、帶材、簡(jiǎn)單、

10、粗大型零、部件)，成本低廉。 </p><p><b>　　4．鋅酸鹽鍍鋅 </b></p><p>　　此工藝是由氰化物鍍鋅演化而來的。目前國(guó)內(nèi)形成兩大派系，分別為：a) 武漢材保所的“DPE”系列；b) 廣電所的“DE”系列。兩者都屬于堿性添加劑的鋅酸鹽鍍鋅，PH 值為 12.5~13。 采用此工藝，鍍層晶格結(jié)構(gòu)為柱狀，耐腐蝕性好，適合彩色鍍鋅。</p

11、><p>　　本工藝設(shè)計(jì)正是采用堿性辛酸鹽鍍鋅的方法在鋼鐵件上鍍鋅。</p><p><b>　　工藝流程:</b></p><p><b>　　工藝規(guī)范：</b></p><p><b>　　鍍液的配制：</b></p><p>　　由于鍍液屬于強(qiáng)堿溶液，

12、在配制鍍液時(shí)一定要小心，防止堿液濺到眼睛中，最好配制時(shí)要帶防護(hù)眼鏡。</p><p>　　將鍍槽洗凈，稱取規(guī)定量的火堿平鋪在槽底，將稱好的氧化鋅撒在火堿上面，盡量均勻些，撒好后，將凈水緩緩放入槽內(nèi)，待水面溢過火堿10~15cm后停止加入。靜置2h，期間稍稍攪動(dòng)2~3次，這時(shí)氧化鋅和火堿已經(jīng)絡(luò)合完畢。加水至規(guī)定量，按1~2g/L加入鋅粉，強(qiáng)烈攪拌30~50min，靜置30min，過濾出去鍍液中的顆粒、灰塵等物。&l

13、t;/p><p>　　過濾時(shí)不可用濾紙過濾，要采用濾布。過濾完畢陽極掛鐵板，陰極掛瓦棱狀鐵板，小電流通電處理鍍液。</p><p>　　電解處理時(shí)，按陰極面積給電流，電流密度按0.2~0.4A/dm2。通電時(shí)間按電鍍液體積計(jì)算，每升鍍液通電0.5A·h即可。通電過程中要定時(shí)攪拌鍍液，一般掌握在20~30min攪拌1~2min即可。通電結(jié)束，加入開缸光亮劑，并補(bǔ)足水量。最后攪拌均勻即可

14、生產(chǎn)。</p><p>　　鋅鍍液中各成分的作用：</p><p>　　氧化鋅。氧化鋅可提供沉積金屬鋅離子，其含量對(duì)鍍液的電化學(xué)性質(zhì)和鍍層質(zhì)量均有重要影響。鋅含量偏高時(shí)，分散能力下降，發(fā)雜零件的尖端和邊緣部位鍍層粗糙，允許電流密度的上限反而降低，鍍層光亮不均勻；鋅含量偏低，分散能力好，但沉積速度慢，功效低。滾鍍鋅含量可比掛鍍低一些氧化鋅易控制8~12g/L為宜。</p>&l

15、t;p>　　氫氧化鈉。氫氧化鈉是鈉離子的配位劑，過量的氫氧化鈉是穩(wěn)定鍍液的必;要條件。pH小于10.5時(shí)，鋅離子會(huì)轉(zhuǎn)化成Zn(OH)2沉淀。生產(chǎn)中宜控制NaOH:Zn的值等于10~13，滾鍍NaOH:Zn的值等于11~14為宜。</p><p>　　氫氧化鈉是一種強(qiáng)電解質(zhì)，用作導(dǎo)電化合物，降低鍍液內(nèi)阻，減少電能消耗，并防止升溫過快。同時(shí)，氫氧化鈉又是一種陽極去極化劑，有利于陽極的正常溶解，氫氧化鈉含量越高，

16、鍍液的導(dǎo)電性能越好，分散能力和覆蓋能力也越好，且陽極不易鈍化；但氫氧化鈉過高時(shí)，會(huì)引起陽極化學(xué)溶解加劇，使鍍液中鋅離子的濃度升高，造成溶液比例失調(diào)而引起故障。因此，應(yīng)控制NaOH在100~140g/L為宜。</p><p>　　3）添加劑。DE添加劑其分子中含有多個(gè)極性基團(tuán)，致使其能定向的在陰極表面產(chǎn)生特性吸附，它又是一種季銨鹽帶正電荷，使吸附變得容易進(jìn)行，DE是線型結(jié)構(gòu)，這一結(jié)構(gòu)特點(diǎn)比具有體型結(jié)構(gòu)的添加劑形成的

17、吸附層要致密。由于這些結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，使該類添加劑能在鋅的析出電位范圍內(nèi)能廣譜的吸附，造成鋅離子放電步驟緩慢，產(chǎn)生較大的電化學(xué)極化，有效的控制了OH-對(duì)電極過程的活化作用。加入這類添加劑后，鍍層結(jié)晶細(xì)致，分散能力和覆蓋能力顯著提高。</p><p>　　4）光亮劑。DE型鍍液，若不加香草醛等光亮劑，鍍層光澤欠佳。香草醛等醛類光亮劑的光亮作用不是它在陰極上的吸附結(jié)果，而是醛類在陰極的還原的中間產(chǎn)物起了增光作用。</

18、p><p>　　香草醛累光亮劑不能過量，否則鍍層亮而脆。EDTA與香草醛配合使用可減少光亮劑的用量，延長(zhǎng)其使用壽命。EDTA本身無增光作用，它主要配合微量的金屬雜質(zhì)離子，防止雜質(zhì)對(duì)電沉積的干擾，其濃度不宜超過1g/L,否則會(huì)影響鋅分析的準(zhǔn)確度。</p><p>　　對(duì)光亮劑要采用少加、必要時(shí)勤加的原則進(jìn)行維護(hù)，香草醛每次的添加量控制在0.02~0.03g/L，夏季加入次數(shù)應(yīng)多于冬季。</

19、p><p>　　鍍液的日常慣管理維護(hù)：</p><p><b>　　鍍前處理</b></p><p>　　鍍前處理包括除油和酸洗兩道工序。除油若不干凈，輕者造成鍍層發(fā)花，亮度極不均勻；重者起泡或鍍不上鍍層。尤其是鍍層較薄時(shí)，除油不凈極易造成鍍層發(fā)花現(xiàn)象，一般會(huì)以為是光亮劑不足造成的。除銹不凈會(huì)使鍍層結(jié)合力明顯不足。有些氧化膜去不凈，肉眼不易察覺，會(huì)

20、造成不上鍍或難上鍍，導(dǎo)致鍍層異常。檢查前處理是否干凈，在入槽前一定要順便看一眼鍍件表面是否已全部親水。</p><p><b>　　鍍液中鋅堿比例</b></p><p>　　堿性鍍鋅液中的鋅堿比例十分重要，當(dāng)發(fā)現(xiàn)鍍件的凹洼部位發(fā)暗不光亮?xí)r，極可能是鋅堿比例失調(diào)了。這時(shí)，首先判定是否缺光亮劑，如果不是缺光亮劑，這時(shí)將鍍槽中鋅板全部取出換成鐵板（或其他不溶性陽極板）進(jìn)行

21、電鍍，這時(shí)此故障會(huì)很快消失。這樣鍍一段時(shí)間后，當(dāng)發(fā)現(xiàn)鍍件上析氫嚴(yán)重時(shí)，說明鋅離子濃度不足。再換回鋅板。</p><p>　　3、陽極面積與鍍件面積</p><p>　　保持陽極總面積總要大于鍍件總面積，這里所說的陽極總面積是指鋅板和不溶性陽極之和。如果總面積小，會(huì)使陽極電流密度過大造成鋅板表面鈍化。鋅板鈍化后，在表面生成一層藍(lán)黑色的氧化膜，造成導(dǎo)電能力急劇下降，電壓會(huì)明顯升高。出現(xiàn)這種情況

22、時(shí)，要將鋅板取出，用凈水洗凈后用鹽酸（3:1）浸蝕，待冒出氣泡后用水洗凈后即可。為了防止再發(fā)生，應(yīng)多補(bǔ)幾塊不溶性陽極，以增大總面積。</p><p><b>　　工序間的水洗</b></p><p>　　各工序間盡可能的清洗干凈，最大限度的減少相互之間的帶入。一個(gè)流程下來后，掛具應(yīng)該浸在鹽酸中浸泡一下，一來可以除去掛具上被鍍上去的鋅鍍層，二來將沾上的鉻酸鈍化液清除干凈

23、（六級(jí)鉻在鹽酸中可被洗去）。</p><p><b>　　定期處理和過濾鍍液</b></p><p>　　處理鍍液時(shí)最好采用鋅粉和活性炭綜合處理：先加入1~2g/L的活性炭攪拌1h后將鍍液濾出在備用槽內(nèi)。然后加入1~2g/L鋅粉，強(qiáng)烈攪拌1h后，過濾回鍍槽。有條件 的在每個(gè)月處理一次。不要等到鍍液出毛病后處理。</p><p>　　陽極鋅板最好

24、加滌綸陽極套</p><p>　　已減少陽極泥的進(jìn)入，不要包裹太厚，否則會(huì)使電壓升高。</p><p><b>　　清除掉入槽內(nèi)的鍍件</b></p><p>　　掉入槽內(nèi)的鍍件要及時(shí)撈出。以減少鐵離子的進(jìn)入。</p><p><b>　　后處理工藝設(shè)計(jì)：</b></p><p&

25、gt;　　鋼鐵件鍍鋅的目的在于保護(hù)基體金屬不生銹。這種防銹能力不僅與鋅鍍層的厚度密切相關(guān)，同時(shí)還與鋅鍍層表面是否形成鈍化膜的關(guān)系極大。</p><p>　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在鋅鍍層采用化學(xué)方法生成一層鈍化膜，可以大大提高鋅鍍層的抗蝕性能。按照鋅鍍層出現(xiàn)紅銹的時(shí)間來評(píng)價(jià)，鈍化膜的耐蝕性能相當(dāng)于13um鋅鍍層的耐蝕性。</p><p>　　鋅鍍層后處理的作用有兩個(gè)：一是提高抗蝕性能，二是增加裝飾

26、效果。前者是重要的。</p><p>　　鈍化操作要領(lǐng)：（1）鍍件經(jīng)過水洗 出光 水洗后便進(jìn)入鈍化液中進(jìn)行鈍化。其方法是將鍍鋅件浸入到鈍化液中浸泡一定時(shí)間，期間要抖動(dòng)工件或使鈍化液運(yùn)動(dòng)。鋅層在鈍化液中經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)形成鈍化膜，然后從鈍化液中取出鍍件經(jīng)水洗 干燥 檢驗(yàn) 。

27、 </p><p>　　注意事項(xiàng)：（1）采用酸性工藝鍍鋅時(shí)，出光前經(jīng)過一般水洗工序即可，而采用堿性鍍鋅工藝時(shí)，出光前要經(jīng)兩次水洗工序，第一次水洗后應(yīng)該在弱酸性水槽中進(jìn)行第二次水洗，此水應(yīng)是不流動(dòng)的，用硫酸調(diào)pH值在3~4之間為宜，在此槽中清洗時(shí)，可以中和掉工件鍍層表面的殘留堿液，以防止鍍層鈍化后在保存過程中出現(xiàn)氣泡現(xiàn)象。（2）出光液中氯化鈉

28、是延緩行車過程中的過腐蝕。（3）鈍化液的pH值的調(diào)整很重要，堿性鋅酸鹽鍍鋅最好采用硝酸調(diào)整pH值，酸性氯化物鍍鋅則采用鹽酸。新配的鈍化液pH在鈍化一部分工件后便會(huì)自然升高，這時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)鈍化膜色澤變淡，發(fā)霧。這時(shí)鈍化液的pH已經(jīng)升高了，需要調(diào)整了。經(jīng)過調(diào)整后，鈍化液恢復(fù)到原來狀態(tài)，又可繼續(xù)鈍化，這樣反復(fù)調(diào)整幾次后，鈍化液中鋅離子和三價(jià)鉻離子的濃度升高到一定濃度，調(diào)整pH已不再有效，這時(shí)需要換新的鈍化液，可以去除1/3舊液，加入1/3新配鈍化

29、液繼續(xù)使用，也可全部棄之，更換新液。（4）經(jīng)過鈍化后的工件要盡快的水洗，否則會(huì)使鈍化膜色澤不均勻或產(chǎn)生溶膜現(xiàn)象（尤其是在鍍件的底部）。（5）工件水洗時(shí)應(yīng)在水槽中停留2~5s，如果采用空氣攪拌會(huì)更好，，對(duì)于那些有深不通空和狹縫的工件，最好采用超</p><p><b>　　環(huán)保工藝設(shè)計(jì)：</b></p><p>　　1、前處理工藝中廢液處理</p><

30、;p><b>　　工藝流程：</b></p><p>　　用來中和時(shí)所使用的藥劑有石灰、廢堿、石灰石、電石渣、碳酸鈉和氫氧化鈉。采用石灰、石灰石和電石渣中和時(shí)，優(yōu)點(diǎn)是成本低；缺點(diǎn)是廢渣量大。使用碳酸鈉時(shí)易產(chǎn)生二氧化碳。使用火堿中和時(shí)，成本偏高，但廢渣量少。測(cè)定廢水的pH可以使用pH計(jì)和7~9的精密試紙。采用自動(dòng)連續(xù)中和處理時(shí)，應(yīng)使用pH計(jì)控制；而小規(guī)模處理廢水時(shí)，使用試紙測(cè)定。<

31、/p><p><b>　　2、鍍鋅廢水的處理</b></p><p>　　原理：鋅是兩性金屬，它與堿形成鋅酸鹽，呈絡(luò)合物形式，穩(wěn)定的存在于強(qiáng)堿溶液中，當(dāng)溶液的pH由強(qiáng)堿性轉(zhuǎn)變?yōu)槿跛嵝詴r(shí)，這種穩(wěn)定性被打破，鋅可以形成Zn(OH)2沉淀而被除去。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明：當(dāng)廢水中的Ph降至8.8~9.0時(shí)，鋅即以Zn(OH)2的形式沉淀下來，這時(shí)便可以過濾除去。</p>&

32、lt;p>　　處理方法：將廢水集于處理池內(nèi)，用稀硫酸調(diào)解廢水的pH至8.。5~8.8之間，期間要用泵循環(huán)或空氣攪拌，pH采用pH計(jì)或8.2~10.0的精密試紙測(cè)定。然后靜止沉淀20min，用雙硫棕比色法測(cè)定不能檢出鋅后，上清液排放，沉淀物干化處理。</p><p>　　3、鈍化工序中廢水處理</p><p>　　原理（化學(xué)法）：由于六價(jià)鉻的氧化能力很強(qiáng)，在遇到還原劑時(shí)會(huì)將還原劑氧化，

33、而本身被還原成三價(jià)鉻離子。這種氧化還原反應(yīng)是在酸性條件下進(jìn)行的：</p><p>　　Cr+6 + 3e Cr+3</p><p>　　形成的三價(jià)鉻經(jīng)過調(diào)整廢水的pH至堿性，發(fā)生了如下沉淀反應(yīng)：</p><p>　　Cr+3 + 3OH- Cr(OH)3</p><p>　　經(jīng)過過濾便將鉻除去。與此同時(shí)，廢水中的鋅離

34、子和銅、銀等離子也形成氧化物沉淀而被一起除去。</p><p>　　還原劑選用成本比較低的亞硫酸氫鈉。</p><p><b>　　工藝流程：</b></p><p><b>　　操作步驟：</b></p><p>　　將含鉻廢水放入貯池規(guī)定刻度，用壓縮空氣攪拌5min后，取水樣分析六價(jià)鉻濃度，測(cè)出

35、總鉻（六價(jià)）量。</p><p>　　根據(jù)分析結(jié)果，按質(zhì)量比六價(jià)鉻：焦亞硫酸鈉=1：8，稱取焦亞硫酸鈉投入池中，壓縮空氣攪拌至全部溶解。用硫酸調(diào)pH≤3.0，并繼續(xù)攪拌15~20min</p><p>　　用火堿調(diào)pH≥7.0,繼續(xù)攪拌15~20min后關(guān)閉空氣攪拌，靜置1~2h。</p><p><b>　　上清液用泵排放。</b></

36、p><p>　　將污泥用泵打入干化池脫水干化。</p><p>　　常見故障、原因及排除方法</p><p><b>　　總結(jié)：</b></p><p>　　本課程設(shè)計(jì)是采用堿性鍍鋅的方法在鋼鐵件上鍍鋅，從經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益兩個(gè)方面詳細(xì)的設(shè)計(jì)了鍍鋅工藝過程。</p><p><b>　　參考