1对工艺优缺点的重新审视

    当初推广氯化钾镀锌时对其优缺点有所评述，现经实践检验未必完全正确。现可这样认为，其主要优点有：

    (1)镀液呈微酸性，阴极电流效率可高达90%～95%，镀速较快，特别对铸件电镀有利；

    (2)镀液组分简单，易于调整；

    (3)相对于锌酸盐镀锌，对杂质敏感性低，允许容存量较大且易于处理；

    (4)比其他镀锌工艺易获得高亮度镀层，利于蓝白钝化与银白钝化；

    (5)镀前除油处理比锌酸盐镀锌要求低。

    其原本存在及新暴露出来的主要缺点有：

    (1)镀层及钝化层防蚀性能在各种镀锌工艺中处于最差地位。主要原因是为保证阴极极化，镀液中表面活性物质加入量很大，在镀层中的夹附量也很大，镀锌层纯度很差。在发生电化学腐蚀时，因微电池作用，锌的腐蚀加快；钝化层中的有机夹杂也降低了其抗蚀力。故该工艺不适合于防蚀性要求较高的汽车及电器产品镀锌。

    (2)钝化层中因有机物夹附过多，蓝白钝化易泛彩、发花、发黄；白钝层易变灰暗，甚至长白灰、白毛；彩钝层色泽很易变淡，彩钝膜附着力远不如锌酸盐镀锌。

    (3)过去认为废水处理简单而现在看来因无强配位剂，锌易处理，但废水中大量的表面活性剂成了废水处理的一大负担：即便采用成本高的活性炭处理也几乎无效，排放废水产生让人生厌的大量泡沫、必测指标化学耗氧量CODCr很易超标，阴离子表面活性剂ALS也易超标。

    (4)对设备腐蚀性较强，铜极杆等很易生成碱式碳酸铜。

    2主要成分的控制

    2.1主盐氯化锌

    过去追求允许电流密度越大越好，实际不对。由于镀液中无强配位剂(Cl-对Zn2+有微弱配位能力)，必须保持适度的浓差极化，因而主盐浓度不能过高。250mL霍尔槽2A静止镀，对挂镀有1cm左右烧焦，对滚镀烧焦2～3cm，否则镀液分散能力与深镀能力均难达到要求(pH值为5.4～5.8之间时)。

    2.2导电盐氯化钾

    2.2.1含量影响

    镀液的电导率越高，分散能力越好，一般深镀能力也越好。镀液的电导率并非随惰性强电解质的导电盐含量增加而线性上升，而有一个驼峰形：含量过高反而因“车流量过大而发生交通不畅”。对氯化物镀锌，氯化钾含量过高还会因盐析现象，表面活性剂析出，轻则镀液浑浊，重则添加剂加入过量时呈油状物浮出。如何确定其实际用量至关重要。

    2.2.2化学分析结果的不可靠性

    多年前笔者就处理过一场电镀故障：某厂镀锌车间化验员根据化验结果认为导电盐含量够了；而工艺员认为按化验结果镀不出产品来，还得补加60g/L。事实上，他们两人都是对的，但没有找到问题的关键。原因是分析方法本身不切合实际：电镀厂都无法分析K+，而是分析Zn2+与总Cl-，先换算出ZnCl2，将剩余Cl-理论折算出KCl。K+会不断带出损耗，而镀前酸洗用盐酸，清洗不净(特别对镀管件)时会大量带入HC，l调低pH值也用盐酸，所以总氯很高而K+太少，并不成比例。而K+含量对镀液电导率影响至关重要(导电性比Na+好)，故除新配液外，化验结果都偏高，甚至偏高很多。纯粹靠化验结果调整镀液的工艺员不是一个合格的工艺员。

    2.2.3霍尔槽小电流电镀调整法

    先将pH值、ZnCl2与H3BO3含量调至正常，250mL霍尔槽0.3A静止镀3min，清洗后不经出光(出光对镀层的溶解量无法掌控)，直接在pH值为1.5左右正常低铬彩钝15～20s，清洗后用电吹风吹干，良好状态下试片低端应无漏镀且色彩鲜艳。若有漏镀或低区彩钝层乌暗，则试验补加氯化钾至低区色泽鲜艳范围(劣质光亮剂达不到全部色鲜)。注意钝化时试片搅动速度应一致，原因是钝化时搅拌越强烈，成膜越快，镀层溶解量越大。

    2.2.4槽电压判断法

    霍尔槽试验直流回路中串接一支读数到1mA的数字式电流表，直流正负极间并接一支读数度达1mV的数字式电压表(均可用数字式万用表)，同2.2.3所述先调好镀液其他条件，保持电流在1.0A电镀，逐渐补加KCl(注意若霍尔槽液位有上升，应吸出镀液至原液位)，溶解良好后再镀，至电压表指数，累加KCl补加量则为加入量。

    2.3硼酸

    不少电镀厂对硼酸的使用有一种误解，认为加了硼酸镀液pH值仍有上升趋势，所以很少补加，甚至一年半载都不加。诚然，镀液并非工作在硼酸缓冲pH值范围内，但其对阴极界面液层的缓冲效果却意义重大：能抑制析氢，扩大允许JC、减少甚至消除镀层产生竖状暗色或亮色条纹。硼酸还具有细化镀层细晶、明显提高光亮性的作用，调整得当时可少用光亮剂。曾有人花几年工夫研究无硼酸工艺，终未成功，无物可替代之。故务必及时补加不断带出损耗的硼酸。

    使用硼酸应注意几点：

    (1)根据不同液温控制其含量至近饱和状。硼酸过多的害处是因溶解度小而结晶析出。液温高而含量过多时，冷的工件入槽后可能在表面形成结晶使镀层粗糙；液温低时悬浮于镀液中的细小结晶也造成镀层粗糙。

    (2)必须用优质工业品，否则一是效果差，二是溶解性不良。

    (3)必须用沸水溶解好后加入。直接将固体倾倒入槽肯定难搅溶。勤加少加，一次加入过多时，常因溶解不好，反而使镀层粗糙。

    3关键工艺参数的控制

    3.1镀液pH值

    由于阴极电流效率低于阳极电流效率，镀液pH值总呈上升趋势。pH值影响添加剂吸附性能与镀层烧焦范围及镀液电导率。pH值过低害处大：添加剂吸附性能下降，用量大增；阳极溶解加快，Zn2+浓度上升(特别是液温高时)；铁杂质积累加快(特别对滚镀)。有人认为用pH计测定时pH值为5.0。用试纸测定结果大约高0.5，且不同厂家生产的试纸测出的误差也可能很大。

    笔者主张pH值稍高为好，生产中用上海三爱思公司产5.4～7.0精密pH试纸测定，调到5.8～6.2之间。

    3.2液温

    液温受气温及镀液欧姆热影响。对滚镀升温较快(特别当滚筒开孔率不够且装载量过大时)。液温高时，添加剂吸附性能下降，用量及消耗量甚至成倍上升，相应有机杂质增加快、表面活性剂积累快、铁杂质上升快、阳极溶解快、镀层及钝化层质量下降。大陆添加剂生产厂家多年来存在一个误区：为适应低档电镀厂点需求，竞相开发浊点高的“高温载体”。而多年前笔者问过台湾莱德公司负责人：为什么你们的氯化物镀锌添加剂只能用到30℃而不开发高温型?回答应很有道理：台湾的氯化物镀锌均设冷冻，液温高后不但添加剂消耗过大且电镀质量不好，最终综合经济效益差。笔者认为，至少对滚镀液应采用简单的蛇形钛管通冷却水降温，出水用于本来用量就大的清洗水，只增加点一次投资却可长期受益。

    3.3搅拌

    氯化物镀锌肯定不能采用空气搅拌。用阴极移动有好处也有坏处：好处是可扩大允许Jk，减轻氢气产生的气流条纹；坏处是会降低浓差极化，深镀能力下降。亲见某单位，镀液本身深镀力就未调好，加阴极移动时孔眼周围镀层发白，停了就正常。实践发现，当彩钝、白钝均无问题时，黑钝化工件上却有亮色条纹，此时加阴极移动则可克服。

    3.4JC的灵活掌握

    对非定型挂镀件，不可能计算面积来开电，应灵活掌握：当pH值正常时，逐渐加大电流，至工件尖角突出部位略冒气泡为宜。一点不冒气泡，电流太小，深镀力差；大冒气泡则尖角突出部位烧焦。

    4添加剂的选择及控制

    4.1添加剂的质量问题

    氯化物镀锌添加剂远比酸铜、亮镍光亮剂简单得多，随便找个公开配方配来也能用，故生产者多如牛毛，加之低价抢市场，实际质量差别很大，优质的并不多，有些实际不能用。亲见某厂新上6000L镀槽镀超市推车大件，赊来的低价添加剂配出来就无法镀，笔者现场观察发现，霍尔槽试片光亮范围很窄，镀层又黄又花又起条纹，本人也无法将劣质添加剂从镀液中分离出来。后来该厂又是加锌粉又加活性炭处理，换用优质添加剂仍不行，最后分文未挣到，亏了6万多元收摊子。