電鍍鋅的那些事

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下面的問題你遇見過嗎？

從圖中可以看出螺栓的鍍層存在色差，它是什么原因導致的？是鍍鋅工藝偏差還是其他原因引起的呢？請跟小萬一起來了解一下電鍍鋅的那些事吧... ... 那么先普及一下電鍍鋅的概念。

電鍍鋅又稱冷鍍鋅，利用電解在工件表面形成均勻、致密、結合良好的鋅金屬或鋅合金沉積層的過程。鋅相較于其他金屬便宜而又易鍍覆，屬低值防蝕電鍍層。被廣泛用于保護鋼鐵件，特別是防止大氣腐蝕，并用于各種裝飾。

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電鍍鋅原理

電鍍鋅主要依靠電解作用實現鍍層的鍍覆。在盛有鍍鋅液的鍍槽中，以經過預處理的待鍍工件作為陰極，用鍍覆金屬制成陽極，兩極分別與直流電源的正極和負極聯接。鍍鋅液由含有鍍覆金屬的化合物、導電的鹽類、緩沖劑、pH調節劑和添加劑等的水溶液組成。通電后，鍍鋅液中的金屬離子，在電位差的作用下移動到陰極上形成鍍層。陽極的金屬形成金屬離子進入鍍鋅液，以保持被鍍覆的金屬離子的濃度。

電鍍鋅的分類

按電鍍溶液分類
■ 氰化物鍍鋅 
鍍出的產品質量好，尤其是彩色鍍鋅，經鈍化后色彩保持好。但是氰化物屬于劇毒物質，目前已禁止使用。
■ 鋅酸鹽鍍鋅 
主要成分由NaOH和ZnO與其他制劑按一定比例配置，屬于堿性添加劑的鋅酸鹽鍍鋅。此工藝鍍層晶體結構為柱狀，耐腐蝕性好，適合彩色鍍鋅。
■ 氯化物鍍鋅 
主要成分由KCl和ZnCl與其他制劑按一定比例配置。此工藝在電鍍行業應用最為廣泛，適用于白色鈍化（藍白、銀白）。
■ 硫酸鹽鍍鋅 
主要成分由ZnSO4與其他制劑按一定比例配置。此工藝適合于連續度（線材、帶材等)成本低廉。

按電鍍鋅的鈍化顏色分類
鍍鋅白色鈍化、鍍鋅藍白色鈍化、鍍鋅彩色鈍化、鍍鋅橄欖綠色鈍化、鍍鋅黑色鈍化。
 

按照鈍化液的成分

分為Cr+6和Cr+3電鍍，其中Cr+3電鍍即為我們所熟知的環保鍍鋅。
 

電鍍鋅的常見工藝流程

 

 

 

鍍層色差原因分析

在簡單了解了電鍍鋅的原理及工藝流程后，我們再來分析一下是哪些可能的原因導致電鍍鋅鍍層產生色差吧。
 

電鍍溶液的影響
■ 不同電鍍廠，即便選用相同的電鍍鋅工藝，但是所使用的電鍍溶液在溶液配比方面肯定會存在差異，這就造成不同電鍍廠家生產的電鍍鋅產品必然會存在顏色上的差異。
■ 電鍍溶液中各物質的含量均為范圍值，即便是同一電鍍廠也無法保證每次配比的電鍍溶液成分含量完全相同。因此同一電鍍廠不同電鍍批次的電鍍鋅產品在顏色上也會略有不同。

鈍化液的影響
鈍化工序是電鍍工藝的著色工序，也是電鍍顏色的決定性工序，因此，鈍化液的選用及配比直接決定了電鍍鋅工件的鍍層顏色。
不同電鍍廠，選用的鈍化液不同，電鍍鋅產品的顏色必然會存在差異。
同一電鍍廠，不同電鍍批次的鈍化液配比的細微不同也會造成電鍍產品顏色差異。

鍍鋅工藝的影響
鍍鋅過程中，光亮劑的用量、溫度、電流密度等，這些都會給鍍層的亮度、均勻性、粗糙度等方面帶來影響。這些影響會造成電鍍層在視覺效果上存在一定的差異。
 

鍍層色差可以避免嗎？

看了小萬對鍍層色差產生原因的分析，相信大家對這個問題都有了初步的判斷了。不同電鍍廠家電鍍的產品存在色差是無法避免的；同一電鍍廠家不同電鍍批次的產品存在色差的概率也非常大，幾乎無法避免。以電鍍緊固件為例，如果需要電鍍層顏色幾乎無色差，那就需要同一電鍍廠家、同一電鍍批次的產品。對于小規格螺釘或螺母來說，起訂量可能會達到幾萬個。目前大部分客戶都習慣于少庫存化的采購模式，動輒幾萬個的起訂量會造成客戶庫存積壓，不符合精益生產的管理模式。如果采用隨用隨采的小批量采購模式，那么不同到貨批次的電鍍鋅緊固件存在鍍層色差也是無法完全避免的。
 

知識擴展
 

鍍層色差是否會影響電鍍層的防腐性能？
很多客戶會擔心電鍍層色差影響鍍層的防腐性能，小萬在這里告訴大家，電鍍鋅的防腐性能其實是由鍍層厚度決定的，只要鍍層厚度符合標準要求，其防腐性能就不會受到影響，而且小萬也通過公司實驗室的中性鹽霧試驗驗證過這一結論。

環保鍍鋅和普通鍍鋅的區別
■ 重金屬物質 
隨著歐盟的RoHS標準在世界范圍內的推行，重金屬物質帶來的污染越來越引起人們的重視。普通鍍鋅的鈍化液以Cr+6重鉻鹽溶液為主，而Cr+6是RoHS明令禁止使用的有毒重金屬物質之一。六價鉻為吞入性毒物，吸入性極毒物，皮膚接觸可能導致敏感；更可能造成遺傳性基因缺陷，吸入可能致癌。據相關部門調查研究，普通電鍍產生的廢水中，六價鉻的含量高達410毫升/升，這種廢水如果直接外排，六價鉻滲入土壤，隨降雨流轉，將會造成嚴重的環境污染，甚至幾百年都無法恢復。環保鍍鋅的鈍化液為Cr+3或無鉻鈍化，鈍化液對環境和人體均無危害符合RoHS要求。
■ 顏色差異 
以普通黃鋅和環保黃鋅為例：
普通鍍黃鋅呈現明顯的黃色和彩虹色，環保黃鋅近乎透明色，在陽光下呈微黃彩虹色或者淡紫色。
 

緊固件電鍍的相關執行標準
緊固件電鍍的國際標準為ISO 4042，最新版本為ISO 4042:2018  Fasteners — Electroplated coating systems（緊固件—電鍍涂層系統）緊固件電鍍的國家標準為GB/T 5267.1，現行版本為GB/T 5267.1-2002 緊固件  電鍍層

電鍍的氫脆風險
電鍍工藝中涉及酸洗除銹工序，因此存在較大的氫脆可能，氫脆會造成緊固件出現異常失效。依據文件ISO/TR 20491:2019 Fasteners-Fundamentals of hydrogen embrittlement in steel fasteners （緊固件—鋼鐵制緊固件的氫脆研究）不建議性能等級10.9級（10級）及以上的緊固件和維氏硬度大于390HV的緊固件進行電鍍處理。
小萬君本期分享的案例知識對您有幫助嗎？咱們下期再見！