电镀锌工艺化学介质讲解课件

磷化工艺（三）
磷化成膜过程 带钢经过表调，附着一层钛盐（晶核），磷酸盐 沉积在晶核上（吸热过程）。吸热过程会影响磷 化液的温度，而磷化效果对磷化温度非常敏感， 温度控制成为重难点
磷化膜的组成 由致密、细致的磷酸锌、磷酸镍、磷酸锰 等所形成的复杂的化合结构
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磷化主要处理类型
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脱脂段
• 化学脱脂 • 电解脱脂
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化学脱脂原理
➢ 皂化作用 NaOH与皂类油脂发生皂化反应
CH3-(CH2)X-COO-R + NaOH
CH3-(CH2)X-COONa + R-OH
➢ 乳化作用
表面活性剂与矿物油在机械作用下，发生乳化反应
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清洁效果检测
1. 水膜试验
不润湿
部分润湿
完全润湿
2. 残碳分析
O2 石英管
加热
CO2 试片
3. 残铁分析
乙醇润湿滤纸
试片
原子吸收/分光 光度等
HCl
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脱脂剂的消耗途径
1. 带出消耗 (3 - 10 ml/m²) 挤干辊问题，增加漂洗水用量 增加有机物带入镀液影响电镀
2. 槽液排放以及溢流
3. 泡沫
4. 皂化 CH3-(CH2)X-COO-R + NaOH
CH3-(CH2)X-COONa + R-OH
5. 漏液，不溶解部分等
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酸洗段
酸洗作用 硫酸酸洗清除铁的氧化物提高带钢表面活 性，进一步去除残铁
酸洗原理 硫酸与铁的氧化物反应
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活化（表调工艺）
目的：
பைடு நூலகம்
利于磷化膜的生成 细化磷化结晶 提高磷化膜的致密性 增加整个涂装系统的耐腐蚀性
无表调 或表调浓度过低
合适的表调浓度
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磷化目的
提高镀锌板的加工性能 提高镀锌板的耐蚀性能 提高镀锌板与涂层的结合力 提高整个涂层系统的耐腐蚀性
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• 温度 70-85℃ • 清洗时间 机组速度，脱脂槽的长度 • 机械作用 刷洗力度，液体流动速度 • 电流密度 电流过大导致电脱过程析出氢气比较多，产生
氢脆（氢脆是溶于钢中的氢聚合为氢分子造成应力集中， 超过钢的强度极限，在钢的内部形成细小的裂纹，又称白
点。氢脆只可防不可治）（电流密度低于20A/dm2 ）
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磷化种类
• 磷化不封闭 现有的工艺是预磷化，在后期 使用过程中还需要再次磷化
• 磷化封闭 后期直接使用的磷化板需要在辊 涂段进行封闭处理
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磷化工艺简介
• 活化（表面调整） 在镀后的带钢上增加一层钛盐，为磷化提供
晶核，没有活化磷化后颜色发黑 • 磷化（预磷化） 使用三系磷酸液喷在带钢上沉积磷酸盐 • 封闭 在磷化膜的间隙中填充钛盐，磷酸盐等物质 未封闭的磷化板可以后期进行主磷化
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影响酸洗效果的因素
• 浓度适中 浓度40%以上不反应，过低反应速 度慢 (资料要求50-100g/L具体范围待定)
• 温度适中 温度过高产生过酸洗和氢脆，温 度过低反应速度慢（40℃左右）
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酸洗过程的注意事项
• 脱脂产生的皂盐发生逆反应产生微量油脂
CH3-(CH2)X-COONa + R-OH
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磷化工艺（一）
化学品的组成
锌、镍、锰的酸式磷酸盐，磷酸，硝酸盐等
磷化主要反应
Zn+3Zn(H2PO4)2= Zn3(PO4)2↓+ZnHPO4↓+3 H3PO4+2 H2↑
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磷化工艺（二）
磷化结晶生长
磷化膜结晶
电镀锌基材
电镀锌表面磷化膜的形成
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（加大流量降低阴极极化作用）
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阴极极化作用
• 浓差极化 离子扩散速度小于电子运动速度 降低浓差极化可以通过加大镀液流速 • 电化学极化 电极电化学反应速度小于电子运动速度 提高电流密度虽然能提高极化作用，但容易
析氢造成氢脆
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后处理段
• 活化（表面调整） • 磷化（封闭或者不封闭） • 钝化（无铬或者有铬钝化） • 耐指纹（无铬或者有铬耐指纹） • 汽车板专用预涂层（筹建） • 涂油
pH值
1.3-1.6
操作温度
70 °C
总的Fe含量 低于4 g/ L
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电镀液杂质控制
• 氟离子 max. 2 mg/ L
• 氯离子 max. 10 mg/ L
•铅
< 8 mg/ L 如作为 PbSO4
•铁 Fe3+
max. 4 g/ L 总铁 ，80% Fe2+，20 %
• 铁伴随元素 Mn, Ni, Cu, Cd < 5 mg/ L（对每种元 素） Cr3+ < 20 mg/ L
CH3-(CH2)X-COO-R + NaOH
• 不用盐酸清洗为防止卤素杂质带入镀液
• 酸洗液铁含量要控制防止铁离子进入镀液 (铁离子浓度低于5g/L)
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电镀工艺
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电镀工艺参数
• 温度 70℃左右
• 介质
游离H2SO4 1-10 g/ L
Zn2+含量 75-100 g/ L
• 高温磷化 80—90℃处理时间为10-20分钟 • 常（低）温磷化 10-40℃ 常（低）温磷化（除加
氧化剂外，还加促进剂，时间10-40分钟 • 中温型 50-75℃，处理时间5-15分钟，磷化膜厚
度为1-7 g/m2，游离酸度稳定，易掌握，磷化时 间短，生产效率高，耐蚀性与高温磷化膜基本相
• 有机杂质 < 2 mg/ L
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影响电镀工艺的因素
• 脱脂工艺残炭，残铁，残留的皂盐导致镀层不牢 • 酸洗工艺铁离子高带入镀液影响镀层 • 阴极极化作用增加提高晶粒生成速度 • 导电辊清洗效果，减少辊印，提高板面质量 • 边缘效应控制，机械作用减少枝晶 • 电流密度 过高的电流密度带钢上析氢引起氢脆
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化学脱脂成分
主要成分：NaOH ，KOH（溶解度高，清 洗效果好，价格高） 添加剂：Na3 PO3 （缓冲作用，提高水洗 性能），三乙醇胺，硅酸钠（乳化作用）， 消泡剂等等
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影响脱脂效果的因素
• 浓度 不宜过高，皂化盐不宜清洗,浓度过高增加脱脂剂的 消耗，而清洗效果不会得到较大提升，边际效用递减 ( 45g/L)