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[摘 要]介紹鍍層質(zhì)量故障排除的看、聽、想、干四字法步驟，列舉鋅鐵合金電鍍常見故障實例的分析排除;指出有的故障之間有著內(nèi)在聯(lián)系不能忽視，強調(diào)看(觀察)與干(試驗)是故障排除的關(guān)鍵。
[關(guān)鍵詞]鋅鐵合金 電鍍 鍍層質(zhì)量故障
0 概 述
電鍍過程中出現(xiàn)鍍層質(zhì)量故障是經(jīng)常的，但有不可避免與可以避免之分。前者導(dǎo)致的因素較多且復(fù)雜，如電源設(shè)備的缺相短路或部件損壞，又如原輔材料質(zhì)量的差異等，有時難以查出，這是不可避免的客觀因素，可說是“防不勝防”。后者是忽視工藝規(guī)范與操作規(guī)程引起，這是可以避免的人為因素，只要將規(guī)范、規(guī)程落在實處，就可以將鍍層質(zhì)量故障“防患于未然”。在生產(chǎn)實踐中，許多故障的產(chǎn)生，總是后者多于前者。
鍍層質(zhì)量故障的出現(xiàn)，導(dǎo)致的因素較多，只有從因素中找出主要因素，才能有效排除。對不是常在生產(chǎn)現(xiàn)場的專業(yè)工程技術(shù)人員來說，尤為重要。筆者在大半生的電鍍技術(shù)生涯中，對鍍層質(zhì)量故障的排除實踐，總結(jié)為看、聽、想、干四字法。看：觀察故障工件表面狀態(tài)，觀察基體金屬有無缺陷，觀察生產(chǎn)現(xiàn)場實際操作;聽：對操作人員有關(guān)故障情況的介紹與看法，與庫管人員介紹化工原料領(lǐng)用情況，要仔細(xì)聽一聽;想：將看到、聽到的綜合起來分析，找出故障主要因素;干：取鍍液在小槽作故障重現(xiàn)試驗，直到故障排除，將處理方法告知操作者如何去除。
在排除系列鍍層質(zhì)量故障中，有兩例典型，終身難忘。一是人為導(dǎo)致的復(fù)雜故障，二是對一次鍍液故障起死回生的排除。
2003年秋，四川某廠為生產(chǎn)需要，收購了某企業(yè)的電鍍車間，需配2500L亮鎳液方能滿足生產(chǎn)需要，邀請筆者配制。到中午未配完，決定下午再配。當(dāng)繼續(xù)往槽內(nèi)加硫酸鎳時，筆者在旁突然發(fā)現(xiàn)，溶液色澤比上午深得多，警覺性油然而生，于是用精密試紙測溶液pH值，竟低到1.5。是水質(zhì)還是硫酸鎳引起?測試自來水pH正常，取少量硫酸鎳用自來水溶解后測pH也正常，表明溶液出現(xiàn)問題是加入強酸物質(zhì)所致。將老板請來現(xiàn)場，告知事故情況?，F(xiàn)場看到，原Cu/Cu/Ni/Cr鍍槽溶液蒸發(fā)所剩過半，只有將酸銅與亮鉻液加入，才會大幅度降低pH值，同時還查看用過的鹽酸、硝酸舊液。最后將事故鎖定在硝酸液、酸銅液和鉻酸液。經(jīng)分析，可能午休有人翻窗進(jìn)入所為。
配槽停止，取出5L新液小槽試驗。加入計量光亮劑，加溫至60℃，掛工件五件，以大電流電解，使NO3-生成氮氧化物析出去除。電解至天黑，鍍層灰黑，排除NO3-污染，又用小電流電解去除銅雜質(zhì)。換5件工件，3件銅掛勾，2件不導(dǎo)電的塑料掛勾，電解至次日8時觀察，導(dǎo)電的鍍層仍灰黑，不導(dǎo)電的出現(xiàn)置換銅層，尤如剛出銅槽那樣光亮，表明溶液的銅鹽不少，電解效果太差，改用去銅劑處理過濾后試鍍，雖無置換銅反應(yīng)，但鍍層還是發(fā)黑，還有析氫現(xiàn)象。陰極電流效率仍很低，考慮鉻污染較多，于是以連二亞硫酸鈉(保險粉)的處理方法去除鉻雜質(zhì)，反復(fù)三次才完全去除，亮鎳液恢復(fù)正常，才將小槽試驗轉(zhuǎn)為大槽處理，這起人為復(fù)雜故障整整用了一周時間才處理過來。
查明故障，系原電鍍車間一位技術(shù)較好的操作工，認(rèn)為新老板會請他配槽，結(jié)果是外地老師傅。制造事故目的，是老師傅處理不了時，便自告奮勇來解決，達(dá)到新老板招用他的目的。因此，趁配槽午休無人，翻窗進(jìn)入，將酸銅液和鉻酸液倒入還嫌不夠，又將存放己久的鉻酐桶蓋打開，將未用完的鉻酐取出部分倒入。事后老板將這一情況告訴了我。這是從事電鍍技術(shù)數(shù)十年的首次出現(xiàn)人為事故的排除，因而難忘。
記得上世紀(jì)80年代中期，一次應(yīng)邀參加石家莊電鍍技術(shù)交流會后，一個參會的鄉(xiāng)鎮(zhèn)電鍍廠請我隨她去廠幫助處理一下酸銅出現(xiàn)的問題。在現(xiàn)場看到，正鍍椅架，電鍍椅是當(dāng)年的時尚，發(fā)現(xiàn)椅架低電流區(qū)光亮度低，幫助解決后，在車間院里發(fā)現(xiàn)大塑料槽內(nèi)有鍍鎳溶液約2000L以上，詢問得知是存放二年之久的報廢亮鎳液。告知是當(dāng)時配出的亮鎳液，不知為什么鍍出的椅架發(fā)黑，找不出原因，請來電鍍師傅也未解決，只好又另配新液。分析可能硫酸鎳中殘留的NO-3較多所致，因制作硫酸鎳需硝酸作催化劑。我讓找個小塑料桶裝上廢液帶回去試一試，回廠后用大電流電解去除NO3-后，將排除方法寫信告之，他們照此排除重新投入生產(chǎn)后，熱情洋溢地來信表示感謝，對此起死回生的事故排除，深感欣慰。
在新近14年多的氯化物鋅鐵合金電鍍實踐中，排除不少鍍層質(zhì)量故障，現(xiàn)將常見并可避免而又未能避免的故障，整理成文，以供參考。
1 故障實例
1.1 鍍層光亮度差
鋅鐵合金鍍層是全光亮的，電鍍時出現(xiàn)光亮度差是常見的，導(dǎo)致因素也較少，主要是光亮劑消耗減少所致，適量補加即可提高光亮度，如效果不佳，再繼續(xù)補加，光亮劑一旦加入過量，還會引出其它散障，只要注意少加勤加，故障便可消除。
除此，主鹽或?qū)щ婝}的濃度，也會影響鍍層光亮度。最好先分析含量按分析調(diào)整，否則考慮其它因素。無分析條件用赫爾槽試驗也比較準(zhǔn)確，試片能看到光亮度差，適當(dāng)補加主鹽或?qū)щ婝}便能提高光亮度。
另外，鍍層光亮度差還反應(yīng)在陰極電流密度低，適當(dāng)提高電流密度，故障便可消除。
鍍液雜質(zhì)多，能影響鍍層光亮度;光亮劑中含有隱敝銅、鉛雜質(zhì)成份，出現(xiàn)雜質(zhì)多光亮度降低的情況很少，一旦出現(xiàn)，溶液顯渾，伴有鍍層粗糙，這是鑒別雜質(zhì)導(dǎo)致光亮度降低的有效方法，凈化溶液去除。
1.2 鍍層發(fā)花
電鍍時工件出現(xiàn)發(fā)花亦即花斑，是常見的鍍層質(zhì)量故障。導(dǎo)致花斑因素較多，需要區(qū)別對待。
一是基體缺陷，有腐蝕斑痕，這些部位形成的鍍層就會發(fā)花，嚴(yán)重時形不成鍍層，此故障非電鍍所能解決的。
二是工件上的油污或銹跡未去凈，這些部位的鍍層就會發(fā)花或脫皮，或形不成鍍層，只要加強除油去銹，便能避免發(fā)生，這是常見故障出現(xiàn)頻率最高的，望能引起重視。
三是工件酸浸蝕后清洗不凈便入鍍槽，殘留酸滯留工件處就會發(fā)花，加強清洗便能消除。
四是工件鍍后清洗不凈便去鈍化，鍍液殘留處的鈍化膜就易發(fā)花，加強清洗可去除。
五是添加劑末稀釋，進(jìn)入鍍液來不及溶解擴散便呈乳狀色，致使鍍層發(fā)花。添加劑要稀釋，在攪拌中加入便能避免。
六是工件掛得過密，相互遮蓋處鍍層無光亮度，呈陰陽面的發(fā)花狀，減少工件便能避免。
七是陽極與陽極間距超過300mm的空間，使電力線分布不到兩個陽極間空隙處，出現(xiàn)陰陽面的霧白花狀，保持陽極間距300mm，便無此現(xiàn)象產(chǎn)生。
八是陽極銅掛鉤與極杠接觸不好，工件局部導(dǎo)電不良處易發(fā)花，移動陽極，使其導(dǎo)電，故障消除。
九是陽極長度不夠，工件超過陽極長度，超過之處電力線達(dá)不到，也易出現(xiàn)霧狀花斑。
1.3 鍍層發(fā)霧、發(fā)灰或發(fā)黑
電鍍過程中，鍍層出現(xiàn)發(fā)霧、發(fā)灰或發(fā)黑的質(zhì)量故障，主要反應(yīng)在低電流密度區(qū)，導(dǎo)致的因素較多，這也是發(fā)生頻率較高的故障，有下述因素影響：
一是主鹽濃度過高或過低都容易出現(xiàn)。過高，沉積速度快，鍍層光亮度好，電流大高區(qū)也不燒焦，但低電流區(qū)鍍層發(fā)霧、發(fā)灰或發(fā)黑;過低，除此之外，沉積速度，光亮度也降低。為此分析主鹽含量調(diào)整，也可作赫爾槽試驗，調(diào)整切忌盲目添加主鹽，稍有不慎，故障難除。
二是導(dǎo)電鹽低，低電流區(qū)鍍層除霧、發(fā)灰、發(fā)黑外，電壓偏高，電流開不大，稍大，高電流區(qū)鍍層燒焦，且光亮度較低。按含量分析調(diào)整或赫爾槽試驗均可排除。
三是柔軟劑，本工藝稱開缸劑含量低，分散能力與深鍍能力降低，對此也有的稱走位性能差，這時低電流區(qū)鍍層就會霧、灰、黑。判斷準(zhǔn)確，適當(dāng)補加便可消除否則，考慮其它因素。
四是鍍液異金屬與有機雜質(zhì)多時，低電流區(qū)鍍層也易導(dǎo)致霧、灰、黑。如果是銅、鉛雜質(zhì)，添加劑中對它有隱蔽功能，不需處理，一般都是添加劑分解物過多所致，這時溶液有些發(fā)渾，需加入活性炭過濾去除。
低電流區(qū)鍍層的霧氣灰、黑故障，電鍍時出現(xiàn)的頻率高，主要出在導(dǎo)電鹽與開缸劑含量偏低所致，只要適量補加即可消除，補加無效果，應(yīng)考慮其它因素，切忌多加，否則故障更為嚴(yán)重。
2.4 鍍層起泡脫皮
鍍層起泡脫皮的因素比較簡單，多數(shù)情況是工件上的油污未除凈，油污處電鍍時，不是起泡就是脫皮;工件銹斑未去凈，也要出現(xiàn)起泡脫皮，這類故障是鍍層與基體結(jié)合力不良所致，問題出在鍍前處理，只要加強除油酸洗，入鍍槽前注意檢查一下工件，便可去除。
還有一種情況，過量加入光亮劑，也容易引起鍍層與基體結(jié)合力不良而產(chǎn)生脆性，鍍層出現(xiàn)粉末脫落，工件鍍后鈍化干燥溫度過高，鍍層也易出現(xiàn)粉末狀脫落，原因還是溶液中光亮劑偏高所致。
影響鍍層與基體結(jié)合不良的兩種故障反應(yīng)，均易鑒別，處理也簡便，前者加強除油去銹工序的檢查就可避免，后者對添加劑的補加采取勤加少加就可去除。
2.5 鍍層粗糙
就鍍層粗糙故障而言，因素較多，主要有下述幾種：
一是鍍層粗糙是溶液中固體微粒雜質(zhì)較多所致，主要來自陽極溶解產(chǎn)生不溶性物質(zhì)，稱之為陽極泥渣與添加劑的有機分解物，以活性炭處理過濾效果最好，因活性炭既能吸附有機物，還可吸附其它固體微粒。
二是在鋅鐵合金溶液中，鍍層粗糙Fe3+增多時也易出現(xiàn)。Fe3+是從主鹽Fe2+氧化生成的。在氧化反應(yīng)過程中，溶液中H+因消耗而減少，pH則相對上升，pH隨之升高，F(xiàn)e3+從膠體態(tài)生成不溶性氫氧化物的固體微粒，吸附于鍍層則出現(xiàn)粗糙。因Fe3+多的粗糙，必然伴隨的是溶液顯渾，呈微棕黃色，嚴(yán)重時則是磚紅色，這時能以0.5~1g/L的還原劑加入能將Fe3+還原為Fe2+，溶液恢復(fù)清澈，故障消除。
三是添加劑(載體光亮劑)含量過低，不僅鍍層粗糙而且疏松，發(fā)灰、發(fā)黑。此時將開缸劑按新配槽的1/2計量補加，鍍層故障不僅消除，而且光亮度顯著提高。
四是陽極銅杠與陰極銅杠相對的距離太近，致使鋅板(陽極)與掛具(陰極)之間的距離不夠150mm以上。電鍍時由于電流強度大，電力線較為集中，因而鍍層出現(xiàn)粗糙，遇上這種情況，只能改變掛具設(shè)計，使之適應(yīng)。
五是主鹽氯化鋅含量過高，雖然沉積速度快，鍍層光亮度好，電流大也不燒焦，但出現(xiàn)鍍層粗糙，如果降低電流，仍然粗糙，溶液不顯渾狀，則是主鹽濃度過高所致，另外也可通過含量分析來判斷。一旦是只能適量稀釋溶液相應(yīng)補加導(dǎo)電鹽與光亮劑來排除。
2.6 鍍層燒焦
鍍層出現(xiàn)燒焦故障，一般都反應(yīng)在高電流密度區(qū)部位。形成因素來自鍍液組分比例失調(diào)與操作不當(dāng)兩個方面。
一是導(dǎo)電鹽含量低，影響到鍍液導(dǎo)電性能，致使分散能力與深鍍能力下降，反應(yīng)在低電流密度區(qū)，就是鍍層發(fā)霧、發(fā)灰或發(fā)黑，與主鹽含量高相同，不同之處，主鹽濃度高，沉積速度快，光亮度好，高電流區(qū)也不燒焦，導(dǎo)電鹽濃度低與此相反，沉積速度慢，光亮度差，電流稍大時，高電流區(qū)鍍層燒焦，這是由于溶液導(dǎo)電性降低，電阻增大，電壓偏高，電流開不大，稍大高區(qū)鍍層燒焦。從而便可確定導(dǎo)電鹽偏低，適當(dāng)加入導(dǎo)電鹽，故障排除。
二是陰極電流密度失控，也易出現(xiàn)高電流區(qū)鍍層燒焦。這多產(chǎn)生在硅整流電源不能恒壓恒流所致，大多出現(xiàn)在交流電源的突發(fā)上。這是不可避免的一時現(xiàn)象，很快就會恢復(fù)正常電流，另一種情況是操作不當(dāng)，開大電流所致，只要適當(dāng)降低電流便可消除。
三是工件帶電出槽，也就是出槽不關(guān)閉電源，帶電工件出槽時，碰上鋅板之處燒焦發(fā)黑，部位不定，碰在那，燒黑出在那，只要關(guān)閉電源工件再出槽，便無此故障發(fā)生。
2.7 溶液顯渾或顯微棕色或磚紅色的故障
鋅鐵合金電鍍?nèi)芤河袝r顯渾或呈微棕色，嚴(yán)重時呈磚紅色是不可避免的，這是溶液中鐵鹽Fe2+氧化Fe3+，最終導(dǎo)致鍍層粗糙的結(jié)果。本條是敘述在氧化過程中的溶液狀態(tài)，將鍍層粗糙消除在萌芽期，避免Fe3+大量生成后對鍍層質(zhì)量的危害。
當(dāng)鍍液顯渾時，有兩種可能，一是導(dǎo)電鹽濃度高，適量補加水后，攪拌均勻，顯渾的溶液立即恢復(fù)清澈;二是加入后仍然顯渾，是Fe2+氧化Fe3+進(jìn)程中的膠體狀態(tài)而使溶液顯渾，進(jìn)而呈微棕紅色。這時將0.5g/L還原劑用水溶解后加入溶液，F(xiàn)e3+還原為Fe2+后，溶液恢復(fù)清澈。
Fe2+是本工藝的輔助主鹽，有它才能提高鍍層防護(hù)性能，但易氧化Fe3+，使鍍層粗糙， 這與其它因素所致不同，故單列敘述。
2.8 鍍層的針孔條紋
鋅鐵合金鍍層出現(xiàn)的針孔與條紋故障時而同時出現(xiàn)，時而又單一出現(xiàn)，導(dǎo)致因素較為簡單，主要在添加劑上。
屬于添加劑所致，有兩種情況：一是鍍層特別光亮，二是鍍層亮度很差，前者是光亮劑過多，后者是載體光亮劑過少。前者在溶液中光亮劑過多，加水稀釋不見效時，鍍鋅工藝常用雙氧水去除，不僅將光亮劑氧化分解，連溶液中的鐵雜質(zhì)一并氧化過濾去除，鋅鐵合金工藝卻忌用雙氧水或高錳酸鉀之類的強氧化劑去除，只能用大劑量(5～7g/L)粉狀活性炭處理過濾去除，這既耽誤生產(chǎn)，又加大成本，因此只要掌握光亮劑勤加少加，就可避免此故障，后者載體光亮劑過低，少量逐步補加至故障去除，切不可加得過量，否則“物極必反”。本工藝載體光亮劑融入開缸劑中，只要補加，便可消除。
由于針孔細(xì)小，不易看見，稍有忽視便難發(fā)現(xiàn)。條紋狀似氣流，主要電流較大，開缸劑過低，析氫量較大時出現(xiàn)條紋氣流，多在高電流密度區(qū)部位較多，其它部位有時也有，適當(dāng)降低電流密度便可消除。
針孔與條紋還出現(xiàn)在pH值過高上。氯化物鋅鐵合金是弱酸性溶液，由于Fe2+鐵鹽易氧化成Fe3+雜質(zhì)，在氧化過程中，pH值隨之上升，這是因為氧化時，溶液H+(氫離子)在消耗減少，OH-氫氧根離子在增多，也就是說，溶液酸度降低，逐步趨向堿化，當(dāng)pH上升至5以上時，生成氫氧化物，形成針孔或條紋，這是單金屬鍍鋅所沒有的。
2.9 鍍層發(fā)黃，嚴(yán)重時發(fā)黑
鋅鐵合金鍍層高電流區(qū)發(fā)黃、發(fā)黑，主要出在后處理的出光液中。本工藝出光液的硝酸濃度是0.1%~0.3%，比鍍鋅出光的硝酸濃度低10倍，微量硝酸起不了出光作用，只是對鍍層表面的一層極薄有機膜清洗去除，保持鍍層與鈍化膜的良好強合力。因鍍層中含有鐵，高電流區(qū)較多，硝酸濃度超過0.6%時就易發(fā)黃，達(dá)到2%時鍍層發(fā)黑。如果顯黃，將出光時間縮短到：1~2s即可，發(fā)黃色澤較深時，可更換新出光液。
2.10 彩鈍化膜色澤異常
鋅鐵合金鍍層彩鈍化的正常是彩色鮮艷均勻悅目，如色澤異常，即高電流區(qū)部位鍍層鈍化膜色澤比其它部位偏深形成反差，色澤越深反差越大，即從偏綠到深綠、墨綠，甚至發(fā)黑。這是在電鍍時所用電流較大，如2.0~2.5A/dm2左右，高電流區(qū)鍍層含鐵量增多所致。因此，電鍍出槽前3~5min，電流降至1A/dm2左右，色差故障消除。
3 如何判斷造成故障的真正因素?
電鍍生產(chǎn)中出現(xiàn)的鍍層質(zhì)量故障，多種多樣，導(dǎo)致因素也各不相同，在面臨眾多因素導(dǎo)致的故障，要準(zhǔn)確做出判斷，找出主要因素，必須認(rèn)真思考和仔細(xì)分析，從中找出最關(guān)鍵之處，必要時小試驗證后再排除，方保萬無一失。
在生產(chǎn)實踐中，盡管所見的眾多故障里，其產(chǎn)生因素也較復(fù)雜，歸結(jié)起來有兩類情況，一是相同故障，不同因素，二是不同故障有相同因素之處，前者常見，后者不多見，當(dāng)二者出現(xiàn)在一起時，稍有忽視便會判斷失誤。比如低電流區(qū)鍍層出現(xiàn)發(fā)灰、發(fā)霧、發(fā)黑，偶爾又出現(xiàn)鍍層粗糙。在分析導(dǎo)致因素時，對前者主要是主鹽高或?qū)щ婝}低才會出現(xiàn)，其次是添加劑中開缸劑偏低也易出現(xiàn)。后者主要是溶液雜質(zhì)多時出現(xiàn)，其次是陰陽極距離近，150mm以內(nèi)，因電流強度大，電力線集中所致。但開缸劑含量嚴(yán)重短缺時也會在灰黑故障中出現(xiàn)鍍層粗糙，如果是生產(chǎn)經(jīng)驗豐富的操作者，立刻會意識到是載體光亮劑問題。
在光亮鍍層的光亮劑中，一般都有A和B劑之分，作用各異，裝飾電鍍的亮鎳光亮劑，A劑傳統(tǒng)稱為初級光亮劑，B劑稱次級光亮劑，前者后來更名為柔軟劑或走位劑，后者去掉次級二字為光亮劑，鉀鹽鍍鋅與鋅鐵合金光亮添加劑中，A級為開缸劑，現(xiàn)也有改稱柔軟劑的，B劑為光亮劑，A劑的主要成份是載體光亮劑，主要對光亮劑中的主光亮成份起著增溶與促進(jìn)光亮作用，它是某些表面活性劑組合濃縮而成，它比光亮劑用量在配槽時加入較多， 日常生產(chǎn)用量很少，只有鍍層中嚴(yán)重缺乏載體成份時，這時不但會出現(xiàn)霧灰黑故障，而且還是粗糙疏松的，生產(chǎn)時偶然出現(xiàn)這種局面，缺乏經(jīng)驗的會措手無策。因此對不同故障出現(xiàn)某一相同因素時，必須重視，千萬不能忽視，這是故障排除需要注意之處。
4 結(jié) 語
綜上所述，縱觀故障因素大多來自生產(chǎn)過程中偏離了工藝規(guī)范與操作規(guī)程所致。因此，不僅要增強規(guī)范與規(guī)程意識，而且要切切實實地付諸行動，能堅持作到這點，許多鍍層故障就可“防患于未然”。
