【正文】 鐵鹽含量：鹽酸酸洗時(shí)，酸液中含有適量的FeCl2會(huì)強(qiáng)化酸洗，縮短酸洗時(shí)間，這是因?yàn)辂}酸中 鐵鹽易溶于水，而溶液中鐵離子濃度增加，會(huì)使溶液的電化學(xué)反應(yīng)能力增強(qiáng)，因此，在更換酸洗液時(shí)要留一部分老酸。酸液溫度：提高酸液溫度，可以提高酸洗速度，但不能為提高酸洗速度而隨意提高酸液溫度。當(dāng)溫度一定時(shí)，鹽酸的濃度越高，F(xiàn)eCl2的溶解度越低；但鹽酸濃度太低，氧化鐵皮的溶解度又太慢。據(jù)有關(guān)資料介紹：硫酸酸洗的氧化鐵皮的去除,化學(xué)溶解作用只占22%,而氫氣剝離作用要占78%；而鹽酸酸洗的氧化鐵皮的去除，化學(xué)溶解作用只占77%,氫氣剝離作用占23%,這也是用鹽酸酸洗比用硫酸酸洗酸耗要高的原因之一。鹽酸酸洗的主要缺點(diǎn)是：易揮發(fā)，污染空氣，腐蝕設(shè)備。鋼絲化學(xué)酸洗常用的酸為硫酸和鹽酸。115去除氧化鐵皮的方法很多，但在連續(xù)作業(yè)線上采用的主要是兩種方法：化學(xué)酸洗法和電化學(xué)酸洗法。由于灼燒脫脂后的鋼絲表面留有殘?jiān)?，尤其是?rùn)滑層較厚時(shí)，殘?jiān)^多，容易堵塞加熱爐馬弗管，且在后道工序不易清洗干凈，因此現(xiàn)在不少?gòu)S家在正火、鉛淬火前加化學(xué)脫脂或電解脫脂工序。表6—6成分和工作條件配方種類l23氫氧化鈉(NaOH) g／L80～120160～20080～100碳酸鈉(Na2CO3) g／L50～80氯化鈉(NaCl) g／L40～60溫 度 ℃～7030～40～60電流密度 A／d㎡≤30≤30≤30 (三)灼燒脫脂灼燒脫脂是指將鋼絲加熱到油脂燃點(diǎn)以上的溫度，去除油脂的一種方法。溶液溫度：溫度升高，電極反應(yīng)活化能降低，反應(yīng)速度加快，從而提高除油速度。(2)影響電解脫脂的速度與效果的主要因素：電解液中NaOH濃度：氫氧化鈉有良好的導(dǎo)電能力，適當(dāng)?shù)靥岣邭溲趸c的含量可以提高除油速度。為了發(fā)揮陰、陽(yáng)極電解脫脂各自的長(zhǎng)處，可以采用陰一陽(yáng)交替電解的辦法脫脂。陰極除油的優(yōu)點(diǎn)是，除油速度快，這是因?yàn)殛?、?yáng)兩極通過相同電量時(shí)，陰極析出的H2的體積是陽(yáng)極析出的O2的體積的二倍，因而陰極除油乳化能力強(qiáng)；陰極除油的不足之處是陰極大量析出的氫氣能向鋼絲內(nèi)部擴(kuò)散，導(dǎo)致“氫脆”。114 電解脫脂就是將鋼絲置于堿液中，以鋼絲作為陰極(或陽(yáng)極)，以另一個(gè)輔助電極為陽(yáng)極(或陰極)，通以直流電，此時(shí)在陰極和陽(yáng)極分別發(fā)生如下電極反應(yīng)： 陰極：2H++2e→H2↑ 陽(yáng)極：40H一2e→02↑十2H20 不論是將鋼絲作為陰極還是作為陽(yáng)極，電解時(shí)所產(chǎn)生的H2和O2會(huì)大大地加快溶液的攪拌和乳化過程，同時(shí)還能機(jī)械地驅(qū)除粘附在鋼絲表面的污物，電極反應(yīng)產(chǎn)生的氣體不但能驅(qū)除鋼絲表面的潤(rùn)滑膜層或其它油脂，還能撕裂鋼絲表面的氧化鐵皮，部分地起到酸洗的作用。表6—5是堿性脫脂液的組成及工藝規(guī)范示例?？梢詮慕饘俦砻鎺ё哂偷巍Ｉ邷囟瓤墒谷芤旱谋砻鎻埩︼@著下降，使油脂的粘度下降；可增進(jìn)堿性鹽類的水解，從而提高脫脂液的堿度，加快皂化反應(yīng)的進(jìn)行；可以使溶液的對(duì)流、擴(kuò)散、乳化、滲透能力加強(qiáng)。 表面活性劑：降低溶液的表面張力，使非皂化脂乳化。 磷酸鈉：主要起乳化作用。 碳酸鈉：皂化能力弱，但對(duì)油脂層有潤(rùn)濕和分散作用，同時(shí)它還是一種PH值的緩沖劑，隨著皂化反應(yīng)的進(jìn)行，NaOH的含量不斷減少，此時(shí)Na2CO3水解從而產(chǎn)生NaOH。 在生產(chǎn)中，由于皂化作用時(shí)間較長(zhǎng)，除油大部分是乳化作用完成的。溶液中的乳化劑使油——固界面上的表面張力降低，結(jié)果油滴進(jìn)入溶液。 可皂化性油脂與堿發(fā)生皂化反應(yīng)，生成可溶性的肥皂和甘油，其反應(yīng)方程式為：圖表 5 非皂化性油脂是利用乳化作用將其去掉?；瘜W(xué)脫脂、電化學(xué)脫脂、灼燒脫脂。一、 銅絲脫脂粘附在鋼絲表面的油脂來自鋼絲拉拔時(shí)的潤(rùn)滑劑，它們可以分為兩類：一類為皂化脂，它們與堿發(fā)生皂化反應(yīng)生成可溶于水的肥皂，象動(dòng)、植物油均屬于皂化脂；另一類為非皂化脂，它們不能與堿發(fā)生皂化反應(yīng)，象礦物油(機(jī)油、石臘、凡士林等)屬于此類。G第三節(jié) 鋼絲的鍍前表面處理 鋼絲鍍前表面往往沾有油污，它來源于拉絲潤(rùn)滑劑等物質(zhì)，油污的主要成分有硬脂酸及鹽，動(dòng)物油，礦物油等。G=G=表6—4電鍍類型參數(shù)電鍍銅Cu電鍍鋅Zn電鍍黃銅Cu－Znδ（μm）=G（g/m2） （6—55）對(duì)于鋼絲電鍍黃銅合金，有：W=（g/m2） （6—56）W= dγ鋼/4，可得以下各式：對(duì)于鋼絲電鍍銅，有：W=（g/m2） （6—52）W=d（μm） （6—51）將（6—48）式代入（6—31）式，再將（6—49）、（6—50）、（6—51）分別代入，則W= G d（μm） （6—49）對(duì)于鋼絲電鍍鋅，有：δ= dddI111VηK/（VVηK/（VVηK/（VηK/（Vγ鋼） （g/kg） （6—39）用γ鋼=，得：G=πηKγ鋼10－3（kg） （6—38）則每公斤鋼絲上的鍍層重量為：G=m/p=4CηK/60V （g） （6—37）令P為以公斤表示的1米鋼絲的重量，則：P=π/4L/60V （6—36）當(dāng)長(zhǎng)度L=1m，則以克表示的1米鋼絲上的沉積量為：m= CIηK/(dηK/(dh代入（6—32）式，得：W =ηK/(dηK/(dh代入（6—32）式，得：W =ηK/(dηK/(dW =h代入（6—32）式，得： dtγ沉積 （6—31）式中： W——鍍層重量，g/m2δ——鍍層厚度，μmγ沉積——鍍層金屬的密度，g/cm3將（6—27）式代入（6—31）式，得W= CηK/（dηK/（dh，γCu－Zn= g/cm3，代入（6—27）式得：δ=ηK/（dηK/（dh，γZn=，代入（6—27）式得：δ= IV） （6—28）式中：V=L/t（m/min）為電鍍鋼絲線速度（下同）。L）= Itγ沉積）103 （6—27）對(duì)于電鍍銅，Ccu2+=dtγ沉積10－3移項(xiàng)后得下式：δ= CLηK =πIγ沉積10－3 （6—26）將（6—25）式代入（6—26）式，得：1/60LηK （6—25）（2）鍍層平均厚度的計(jì)算就單根鋼絲而言，若鋼絲直徑為d（mm）、鋼絲浸入鍍液的長(zhǎng)度為L(zhǎng)（m），析出金屬的密度為γ沉積（g/cm2）、鍍層平均厚度為δ（μm），則有下式：m=πIηK——陰極電流效率現(xiàn)場(chǎng)習(xí)慣用分鐘（min）作單位，將（6—24）式中的t換算成分鐘為單位，則m=1/60h I通過陰極的電流強(qiáng)度，At電鍍時(shí)間，ht 八、鋼絲電鍍有關(guān)運(yùn)算公式的推導(dǎo) (1)鍍層沉積量的計(jì)算 由法拉第電解第一定律，金屬在陰極的實(shí)際析出量有如下關(guān)系式m=C陽(yáng)極電流密度只有低于這個(gè)臨界值時(shí)，陽(yáng)極才能正常溶解。陽(yáng)極電流密度隨陽(yáng)極電位的正移而增大，溶解速度也加快。 電流密度范圍的大小，通常是由鍍液的性質(zhì)、鍍液溫度、攪拌和PH值等因素決定的。 任何鍍液都有一個(gè)獲得良好鍍層的電流密度范圍，這個(gè)電流密度范圍的最小值(即獲得良好鍍層的最小電流密度)稱為電流密度下限，最大值(即獲得良好鍍層的最大電流密度)稱為電流密度上限。在電鍍生產(chǎn)中掌握電流效率十分重要，提高陰極電流效率能節(jié)約電能并提高生產(chǎn)率；還要注意陰極電流效率(ηk)與陽(yáng)極電流效率(ηA)的平衡，使電鍍過程穩(wěn)定。108在陽(yáng)極，除了鋅的溶解外，也同樣有副反應(yīng)： Zn2e→Zn2+（主反應(yīng)） 40H一4e→2H2O十O2↑(副反應(yīng)) 在電鍍時(shí)，副反應(yīng)是我們不需要的，所以對(duì)鍍層重量來說，提出了電流效率的概念。這是電極上存在著副反應(yīng)的緣故。 六、電流效率 法拉第定律本是很嚴(yán)格的定律，但在電鍍時(shí)卻往往會(huì)出現(xiàn)形式上“違反”定律的現(xiàn)象。h，可用（6—21）式求得68：32黃銅得電化當(dāng)量為CCu－Zn=1/（+）= g/A例如，查得Cu2+107為簡(jiǎn)便起見，設(shè)合金的析出量為100g，則金屬A、B的析出量分別為a克和b克。F (6—17) 由(6—17)式可知，物質(zhì)的電化當(dāng)量與其原子量成正比，與其化合價(jià)成反比。由法拉第電解第一定律和第二定律可以推出如下關(guān)系式；C=m/I8A用公式表達(dá)為：m=Q/F(克當(dāng)量)=Q/Ft (6—15)式中：m——電極上析出(或溶解)的物質(zhì)的量，g(克) Q——通過電解液的電量，它等于通電時(shí)間(t)和電流強(qiáng)度(I)的乘積； C比例常數(shù)，稱為電化當(dāng)量，g／AQ=C 五、法拉第(Faraday)電解定律 (1)法拉第電解第一定律 電流通過電解液時(shí)，在電極上析出或溶解的物質(zhì)的量(m)與通過電極的電量(Q)成正比。如果晶核的形成速度較快，而晶核形成后的成長(zhǎng)速度較慢，則生成的結(jié)晶數(shù)目較多，晶粒較細(xì)。(3)電結(jié)晶步驟——金屬原子排列成一定形式的金屬晶體。 金屬電沉積過程一般包括以下幾個(gè)步驟： (1)液相傳質(zhì)步驟——金屬的水合離子向陰極表面遷移。 四、金屬電沉積過程 電鍍過程是一種金屬電沉積過程，具體說來，它指的是電解液中的金屬離子在直流電的作用下，在陰極上沉積出金屬的過程。表6—3金屬酸性溶液堿性溶液一a(V)一b(V)一a(V)一b(V)FeO．11CuO．87O．12ZnO．12Pb(6—12)(6—13)(6—14)a，b某些金屬在一定溶液組成時(shí)析氫的常數(shù)，其值可從有關(guān)化學(xué)手冊(cè)上查找。因此有必要了解氫電極的一些情況。 三、氫的過電位 在電鍍過程中，陰極的電流效率的高低，與析氫的副反應(yīng)直接有關(guān)。105 陽(yáng)極極化作用會(huì)引起陽(yáng)極的電化學(xué)鈍化，鈍化能使電極電位劇烈地向正方向移動(dòng)，致使陽(yáng)極不能正常溶解。還使電流在陰極表面的實(shí)際分布更均勻，提高鍍液的分散能力和深鍍能力，使鍍層更均勻。通常把△EK與△Dk的比值稱為陰極極化度，曲線愈陡，陰極極化度愈大。 從曲線可以看出：隨陰極電流密度不斷增大，陰極電位也不斷變負(fù)。一般以縱坐標(biāo)表示電極電位，橫坐標(biāo)表示電流密度。 新相極化 由于反應(yīng)產(chǎn)物生成新相，例如生成氣泡或固相沉積層等的緩慢性而引起的極化稱為新相極化。 濃差極化 由于反應(yīng)粒子或產(chǎn)物的液相傳質(zhì)速度緩慢，故通電后，電極表面反應(yīng)粒子或生成物粒子的濃度與平衡時(shí)的濃度不同，根據(jù)平衡電極電位方程式，電極電位也將發(fā)生變化，由此而形成的極化稱為濃差極化。在實(shí)際電鍍過程中，它們可能同時(shí)存在，只是在不同情況，它們各占的比重不同而已。過電位一般都用正值表示。在其它條件相同時(shí)，通過電極的電流密度愈大，電極電位偏離平衡電極電位也愈大，亦即極化作用愈大。當(dāng)電極表面進(jìn)行氧化反應(yīng)，其電極電位向正方向偏移，稱為陽(yáng)極極化。在簡(jiǎn)單鹽溶液中，待到鋅開始沉積時(shí)，鍍液中已經(jīng)沒有幾個(gè)銅離子了，所以在簡(jiǎn)單鹽的混合液中是不可能一次鍍出黃銅層的。 在簡(jiǎn)單鹽溶液中，Zn2+的標(biāo)準(zhǔn)電極電位()與Cuz+的標(biāo)準(zhǔn)電極電位(+O．337)(見表6～1)，兩者不可能同時(shí)沉積，因?yàn)殡姌O電位較高的金屬，其氧化態(tài)較易還原，銅首先在陰極上析出。得太少不足以充分絡(luò)合溶液中的Zn2+，則其負(fù)移的值小于O．5伏。從計(jì)算結(jié)果看出，Zn2+ 經(jīng)CN－絡(luò)合后，如果絡(luò)合劑加㏑Kd （6—6）對(duì)于其它絡(luò)合物也有（6—6）式，將有關(guān)常數(shù)代入并將自然對(duì)數(shù)換算為常用對(duì)數(shù)，則有：E0L= E0+C[Zn（CN）4]2－/ C4CN－如果加入絡(luò)合劑CN－后使所產(chǎn)生的CCN－與C[Zn（CN）4]2－均為1mol/l，則：EP= E0+ RT/nFC[Zn（CN）4]2－/ C4CN－，代入上式可得：EPZn/Zn2+= E0+ RT/nFC4CN－/C[Zn（CN）4]2－=Kd （6—4）根據(jù)（6—3）式，此時(shí)鋅電極的平衡電極電位：EPZn/Zn2+= E0+RT/nFKd可以從有關(guān)化學(xué)手冊(cè)上查找，查找時(shí)需注意Kd給出的方式，有時(shí)以其倒數(shù)形式或?qū)?shù)形式給出。絡(luò)合離子離解