電鍍錫工藝(電化學(xué)相關(guān)資料)

1、第六章 電鍍錫的預(yù)處理第一節(jié) 概述帶鋼在電鍍錫以前的表面狀態(tài)及潔凈程度是獲得優(yōu)良鍍錫層的先決條件。在銹蝕或粘有油污的帶鋼表面上，就不能獲得光亮，結(jié)合力良好，耐蝕性能優(yōu)越的鍍層。生產(chǎn)實(shí)踐表明，鍍層出現(xiàn)脫落、起泡、花斑等缺陷，往往是由于鍍錫前的預(yù)處理不當(dāng)造成的。所以，帶鋼電鍍錫前的預(yù)處理是鍍錫板生產(chǎn)過(guò)程中一個(gè)很重要的環(huán)節(jié)，必須十分重視。預(yù)處理的任務(wù)是除去帶鋼表面上的油污或者其他有機(jī)物質(zhì)，和帶鋼表面上的氧化物，如鐵銹等，使帶鋼在進(jìn)行電鍍錫前具有一個(gè)清潔的無(wú)氧化物存在的活化表面。預(yù)處理工藝包括帶鋼的脫脂和酸洗，以及其附設(shè)的刷洗和沖洗等。脫脂又分化學(xué)脫脂和電解脫脂。要根據(jù)帶鋼表面污垢狀況來(lái)選擇適當(dāng)?shù)墓に?/p>

2、和操作方法。第二節(jié) 化學(xué)脫脂一、目的化學(xué)脫脂又叫化學(xué)除油。在電鍍錫生產(chǎn)中習(xí)慣稱(chēng)作化學(xué)脫脂?；瘜W(xué)脫脂是為生產(chǎn)二次冷軋鍍錫板而設(shè)置的。送到鍍錫車(chē)間的二次冷軋帶鋼，其表面上殘留有較厚的軋制油和軋輥磨損物。軋制油又常被潤(rùn)滑油和液壓油污染。這些油污必須首先采用化學(xué)脫脂和刷洗的方法，然后采用電解脫脂的方法才能除去。經(jīng)過(guò)化學(xué)脫脂和刷洗后，二次冷軋帶鋼表面上的油污大約能除去9095。生產(chǎn)普通鍍錫板時(shí)，在其原板上的油污過(guò)多的情況下，也可首先經(jīng)過(guò)化學(xué)脫脂，再經(jīng)過(guò)電解脫脂。但一般情況下可以不必經(jīng)過(guò)化學(xué)脫脂。這時(shí)，在化學(xué)脫脂槽內(nèi)充以7085的水來(lái)保護(hù)設(shè)備，這樣也可以減少后面的電解脫脂工序的熱量損耗。二、設(shè)備化學(xué)脫脂設(shè)

3、備包括一個(gè)脫脂槽、沉沒(méi)輥、托料輥、脫脂液循環(huán)系統(tǒng)及其后面的l號(hào)刷洗機(jī)等。槽子的結(jié)構(gòu)分為上下兩部分。在槽子上部有一溢流孔，用來(lái)控制液面的位置。槽子下部分的底部有一個(gè)供清掃槽內(nèi)臟物的門(mén)，側(cè)面還有一個(gè)窺孔窗，用來(lái)觀察穿帶時(shí)的帶鋼情況和檢查沉沒(méi)輥情況。底部還有液體輸入口和排放孔。槽子下部?jī)蓚?cè)還設(shè)有裝卸沉沒(méi)輥的圓形孔，沉沒(méi)輥經(jīng)該孔插入和抽出。槽子上部和下部都是鋼板焊接而成的。鋼板都襯有硬橡膠，槽子內(nèi)壁有5毫米厚，外部有3毫米厚的硬橡膠，以防止化學(xué)液體腐蝕。帶鋼從化學(xué)脫脂槽出來(lái)以后，進(jìn)入l號(hào)刷洗機(jī)進(jìn)行刷洗。1號(hào)刷洗機(jī)由四根刷輥、四根托輥和兩根擠干輥組成。刷輥是由單塊圓片尼龍刷組裝成的。刷輥在氣缸的作用下壓

4、在帶鋼上，以每分鐘1500轉(zhuǎn)的速度沿帶鋼運(yùn)行方向轉(zhuǎn)動(dòng)刷洗帶鋼。在油污特別多時(shí)，刷輥還可逆帶鋼運(yùn)行方向轉(zhuǎn)動(dòng)刷洗帶鋼。四根刷輥中，有兩根刷洗帶鋼上表面，兩根刷洗帶鋼下表而，帶鋼是彎曲通過(guò)1號(hào)刷洗機(jī)的。見(jiàn)示意圖61。圖 61 刷洗機(jī)示意圖1號(hào)刷洗機(jī)刷洗時(shí)所用的溶液與化學(xué)脫脂槽內(nèi)的溶液相同，溶液是通過(guò)循環(huán)系統(tǒng)由地下室貯存槽提供的。若不帶溶液干刷會(huì)燒壞刷毛。 三、脫脂機(jī)理油按照其化學(xué)性質(zhì)可分為兩大類(lèi)：皂化類(lèi)油和非皂化類(lèi)油。化學(xué)脫脂就是要除掉鋼板上的兩類(lèi)油。對(duì)于皂化類(lèi)油是利用脫脂液中的氫氧化鈉與皂化類(lèi)油發(fā)生皂化反應(yīng)而除掉。對(duì)于非皂化類(lèi)油是利用該溶液中的表面活性物質(zhì)的乳化作用而除去。皂化類(lèi)油是指各種動(dòng)物油和

5、植物油。其主要成份是各種高級(jí)脂肪酸的甘油脂，稱(chēng)甘油三酸脂，它的通式是(RCOO)3C3H5。甘油三酸脂是由高級(jí)脂肪酸和甘油所構(gòu)成的，其反應(yīng)式如下：甘油 高級(jí)脂肪酸 甘油三脂式中 R表示各種脂肪酸的飽和烴基或不飽和烴基。皂化類(lèi)油與堿發(fā)生皂化反應(yīng)，生成可溶于水的肥皂和甘油。皂化反應(yīng)的通式是：(RCOO)3C3H5 + 3Na0H 3RCOONa + C3H5(OH) 3 甘油三酸脂 氧氧化鈉 肥皂 甘油非皂化類(lèi)油是指礦物油。如汽油和各種潤(rùn)滑油、機(jī)油等。礦物油雖然也稱(chēng)油，但與動(dòng)植物油的成分和性質(zhì)不同。礦物油是各種烴類(lèi)等碳?xì)浠衔锏幕旎?。這類(lèi)油不溶于水，與堿不起皂化作用。但它們能在一定條件下形成乳化

6、液。因此非皂化類(lèi)油依賴(lài)乳化作用也比較容易從帶鋼表面上除去。所謂乳化液，就是兩種彼此不溶解的液體的混合物，其中一種液體呈極細(xì)小的小滴散布于另一種液體的整個(gè)體積中。兩種彼此不溶解的液體混合物形成乳濁液的過(guò)程叫乳化。能促進(jìn)乳化的物質(zhì)叫乳化劑。乳化劑的作用原理如下：乳化劑是一種表面活性劑，它的結(jié)構(gòu)是具有兩種相矛盾的基團(tuán)：一種是憎水的，一種是親水的。在除油過(guò)程中，首先是乳化劑吸附于油與溶液的介面上，憎水基團(tuán)與帶鋼表面上的油產(chǎn)生親和作用，而親水基團(tuán)指向去油溶液(圖62)。在表面活性劑分子的作用下，油污與帶鋼表而引力減弱。借助去油溶液的對(duì)流、攪拌作用，油污逐步從帶鋼表面脫離而呈極細(xì)小的球，散布在去油溶液中，

7、變成乳化液狀態(tài)。圖62乳化劑作用原理示意圖四、化學(xué)脫脂劑的組成和工藝條件化學(xué)脫脂劑是一種白色粉末。它由氫氧化鈉、磷酸三鈉、碳酸鈉、硅酸鈉、絡(luò)合劑和濕潤(rùn)劑等組成。這種脫脂劑配制成脫脂溶液對(duì)油污有良好的溶解、皂化、乳化作用和具有必要的載污能力及可洗去性。這種脫脂劑的具體成分如下：氫氧化鈉(NaOH) 78磷酸三鈉(Na3PO412H20) 10碳酸鈉(Na2CO3) 2硅酸鈉(Na2SiO3) 5三乙醇胺 2%壬基酚聚氧乙烯化合物 2%水 l化學(xué)脫脂溶液是用軟水溶解上述脫脂劑配制而成的，其濃度為46。在新配制的化學(xué)脫脂劑溶液中，還應(yīng)該加入約0.5克/升的鉀皂。溶液的工作溫度范圍在7085之間。脫脂

8、時(shí)間由帶鋼經(jīng)過(guò)脫脂槽時(shí)速度來(lái)確定。在使用一個(gè)槽時(shí)，脫脂時(shí)間大約在0.61.2秒之問(wèn)。化學(xué)脫脂液應(yīng)每班分析一次。其使用壽命取決于帶鋼上的附著油量和循環(huán)系統(tǒng)中貯存槽的脫脂溶液貯量。此外，停機(jī)時(shí)還要沖洗脫脂槽和管道，清除沉渣和其他污物，延長(zhǎng)脫脂液使用壽命。五、各種成分對(duì)化學(xué)脫脂效果的影響氫氧化鈉：氫氧化鈉是一種強(qiáng)堿，它具有很強(qiáng)的皂化作用，但它的濕潤(rùn)作用和乳化作用很差。提高氫氧化鈉的濃度加快，能使油脂的皂化速度加快，但濃度過(guò)高，會(huì)使皂化生成的肥皂難于溶解。磷酸三鈉。磷酸三鈉具有良好的緩沖作用，可在一定程度上維持脫脂液的堿度恒定：Na3PO4 + 3H2O = 3NaOH + H3PO4此外，它具有一定

9、的表面活性能力，然而它的乳化作用比硅酸鈉低。磷酸三鈉水洗性極好，不但其本身容易從帶鋼表面洗凈，還能促使硅酸鈉容易從帶鋼表面洗去。硅酸鈉：硅酸鈉具有較好的表面活性能力，當(dāng)與其它表面活性劑組合時(shí)，能很好地濕潤(rùn)帶鋼，對(duì)帶鋼表面上的礦物油起乳化、分散作用，除去帶鋼表面上的礦物油。但它的水洗性很差，較難從帶鋼表面洗凈。殘留在帶鋼表面上的硅酸鈉經(jīng)酸洗后會(huì)變成不溶性殘?jiān)?，影響鍍錫層的結(jié)合力。所以化學(xué)脫脂液中的硅酸鈉含量應(yīng)嚴(yán)格控制。碳酸鈉：碳酸鈉也具有良好的緩沖作用。也可在一定程曉上穩(wěn)定溶液的堿度。然而它水解后堿性不高。Na2CO3 + 2H2O = 2NaOH + H2CO3 CO2 + H2O三乙醇胺：三

10、乙醇胺是一種乳化劑，它輔助磷酸三鈉起絡(luò)合作用。在去油過(guò)程中，三乙醇胺的憎水基團(tuán)吸附著油，親水基團(tuán)與去油溶液中的水分子相結(jié)合，在油溶液介面形成吸附層。由于三乙醇胺分子的定向排列，油與溶液界面張力大大降低，在溶液循環(huán)對(duì)流沖擊下，油污脫離帶鋼表面，以細(xì)小的顆粒分散于溶液中。三乙醇胺分子把油粒包圍在中間，防止它重新聚合成大油珠，再粘附到帶鋼上。壬基酚的聚氧乙烯化合物：壬基酚的聚氧乙烯化合物也是一種表面活性劑，在脫脂液中它主要起濕潤(rùn)作用，使溶液能較好濕潤(rùn)帶鋼，加速除油過(guò)程。鉀皂：鉀皂是一種發(fā)泡能力很強(qiáng)的表面活性剡。在新配制的化學(xué)脫脂溶液中，皂化反應(yīng)尚未發(fā)生，不存在肥皂、溶液的發(fā)泡能力太小，故應(yīng)當(dāng)加入少量

11、的鉀皂促使溶液發(fā)泡。六、工作條件對(duì)化學(xué)脫脂效果的影響溫度的影響：化學(xué)脫脂液的溫度一般控制在7085之間。以便能除去皂化類(lèi)和非皂化類(lèi)油。提高溫度可以加速動(dòng)植物油的皂化反應(yīng)，形成的肥皂在熱堿中也易溶解。同時(shí)還能降低油的粘度，降低油與帶鋼的表面張力，促進(jìn)乳化過(guò)程。因此，提高溫度可以加快除油過(guò)程。但是溫度大高，消耗的熱能增加，溶液大量蒸發(fā)還會(huì)惡化工作環(huán)境。尚且?guī)т撛谶M(jìn)入下一處理工序的途中還會(huì)干燥，使殘留在帶鋼表面的物質(zhì)難以除去。溶液循環(huán)的影響：化學(xué)脫脂液的循環(huán)起著攪拌溶液的作用。攪拌溶液能促使除油過(guò)程。因攪拌溶液能更換高速運(yùn)行著的帶鋼周?chē)娜榛簩?，同時(shí)由于機(jī)械的力量，可以從帶鋼表面帶走個(gè)別的油滴。化

12、學(xué)脫脂液的循環(huán)系統(tǒng)如圖6-3所示。它由處理槽、貯存槽、配料槽、循環(huán)泵和管道等組成。循環(huán)泵設(shè)有兩臺(tái)，一臺(tái)工作，一臺(tái)備用。圖63化學(xué)脫脂循環(huán)系統(tǒng)示意圖第三節(jié) 電解脫脂一、目的在生產(chǎn)普通鍍錫板時(shí)，一般情況下只采用電解脫脂來(lái)除掉帶鋼上的油污，而不需使用化學(xué)脫脂。這是因?yàn)槠胀ㄥ冨a板的原板退火后只經(jīng)過(guò)平整，帶鋼表面比二次冷軋帶鋼表面要干凈得多，用電解脫脂的方法就能將其表面的油污徹底除凈。在生產(chǎn)二次冷軋鍍錫板，用化學(xué)脫脂方法除掉帶鋼表面的9095油污后，余下的5l0的油污用電解脫脂方法除去。在生產(chǎn)普通鍍錫板而進(jìn)行電解脫脂時(shí)，其溶液除了能進(jìn)行皂化反應(yīng)和乳化作用，除掉帶鋼表面的油污外，還增加了電解除油的方法，因

13、而電解脫脂比化學(xué)脫脂速度快，除油更徹底，就是牢固地附著在帶鋼表面和被軋入帶鋼孔隙深處的油污(如軋入帶鋼孔隙深的二次冷軋油)，在電解電流的作用下也能有效地除去。用于電鍍錫帶鋼的電解脫脂方法有中間導(dǎo)體法和導(dǎo)電輥法。在下面的設(shè)備部分中主要介紹中間導(dǎo)體法所用的設(shè)備。二、設(shè)備電解脫脂設(shè)備由兩個(gè)脫脂槽、一個(gè)沖洗槽，各個(gè)槽子所屬輥?zhàn)?、脫脂液循環(huán)系統(tǒng)等組成，槽子結(jié)構(gòu)與化學(xué)脫脂槽相似。其它設(shè)備也基本一致。不同的是，槽內(nèi)增加了電極極板和兩電板之間的絕緣隔板。電解脫脂的電極極板是普通低碳鋼板。極板的形狀是平板或柵欄式的。每一個(gè)槽的電極與一臺(tái)8KA的整流器相連，整流器送給脫脂的電源電壓最大為30伏。由于脫脂槽壁襯有橡

14、膠，電流不會(huì)越過(guò)槽壁而發(fā)生旁路損耗。為了強(qiáng)迫電流從極板經(jīng)槽液到達(dá)帶鋼，而極板與極板之間不發(fā)生短路，在兩電極之間還安裝了一塊絕緣隔板。隔板是鋼板外包以橡膠制成，或者使用塑料板。三、電解脫脂機(jī)理電解脫脂的機(jī)理是帶鋼作為陰極或陽(yáng)極時(shí)，在帶鋼表面相應(yīng)地析出氫氣泡或氧氣泡，把附著于帶鋼表面的油膜破壞。小氣泡從油滴附著的帶鋼上脫離而滯留于油滴的表面上，并停留在油與脫脂液的交界面上，由于新的氣泡不斷析出，小氣泡逐漸變大，因此油滴在氣泡的作用下而脫離帶鋼表面，被氣泡帶到脫脂液中去。在電解脫脂中最常用的方法是中間導(dǎo)體法(圖64a)，即帶鋼不直接和電源相連接，電源是接在帶鋼入口部分和出口部分兩組電極極板上。當(dāng)入口

15、部分的極板接陽(yáng)極時(shí)，出口部分的極板接陰極。此時(shí)，電流從陽(yáng)極經(jīng)過(guò)脫脂液到達(dá)帶鋼，然后在帶鋼內(nèi)部繼續(xù)前進(jìn)，到達(dá)與出口部分的極板相對(duì)應(yīng)的位到，并從帶鋼又經(jīng)過(guò)脫脂液到達(dá)陰極。圖64電解脫脂的中間導(dǎo)體法和導(dǎo)電輥法在入口部分，與陽(yáng)極極板相對(duì)應(yīng)的帶鋼，相對(duì)于陽(yáng)極板來(lái)說(shuō)，電位要負(fù)，則為陰極。此時(shí)在帶鋼上析出氫氣。當(dāng)帶鋼運(yùn)行到出口部分與陰極極板相對(duì)應(yīng)的位置時(shí)，帶鋼相對(duì)于陰極極板來(lái)說(shuō)，電位要正，則為陽(yáng)極。此時(shí)在帶鋼上析出氧氣。這樣，帶鋼通過(guò)同一個(gè)脫脂槽時(shí)，就經(jīng)歷了先陰極后陽(yáng)極的兩個(gè)脫脂過(guò)程。電解除油時(shí)的析出氣體的過(guò)程實(shí)質(zhì)上是電解水：2H2O = 2H2 + O2當(dāng)帶鋼為陰極時(shí)，其電極反應(yīng)是：2 H2O + 2e

16、- = H2 + 2OH -當(dāng)帶鋼為陽(yáng)極時(shí)，其電極反應(yīng)是：4OH - 4e - = O2 + 2H 2O中間導(dǎo)體法中兩組極板的極性可自動(dòng)轉(zhuǎn)換。一般是30分鐘轉(zhuǎn)換一次，極性轉(zhuǎn)換還可清除帶鋼表面在帶鋼為陰極時(shí)析出某些雜物。帶鋼為陰極時(shí)析出的氫氣量比帶鋼為陽(yáng)極時(shí)析出的氧氣量要大一倍，所以帶鋼為陰極時(shí)的除油速度快，效率好。但析出的氫滲入帶鋼內(nèi)部會(huì)使帶鋼易產(chǎn)生氫脆現(xiàn)象。在導(dǎo)電輥法中(圖64b)，帶鋼只接成陰極，故在帶鋼表面只析出氫氣。這有可能使帶鋼產(chǎn)生氫脆。故導(dǎo)電輥現(xiàn)在不常用。四、電解脫脂劑的組成和工藝條件電解脫脂劑是一種白色粉末，它由氫氧化鈉和磷酸三鈉組成。這種脫脂劑的成分比化學(xué)脫脂劑的成分簡(jiǎn)單，它不

17、含發(fā)泡能力較強(qiáng)的濕潤(rùn)劑。這是因?yàn)槿粼谌芤罕砻嫘纬梢粚优菽?，從電極上析出的氫氣和氧氣不易排出，當(dāng)帶鋼在運(yùn)行中出現(xiàn)電火花時(shí)，容易引起爆炸。電解脫脂劑的組成如下：氫氧化鈉(NaOH) 79磷酸三鈉(Na3PO412H2O) 20%水 1%電解脫脂溶液是用軟水溶解上述脫脂劑配制而成的。在生產(chǎn)普通鍍錫板時(shí)，電解脫脂溶液的濃度為35，在生產(chǎn)二次冷軋鍍錫板時(shí)，其濃度為46，工作溫度為7585，電流密度為1085安/分米2。溶液的濃度應(yīng)每班分析一次。溶液的使用壽命主要取決于帶鋼的油污程度和被帶鋼帶出的損耗量，一般為3個(gè)星期后全部更換。五、各種因素對(duì)電解脫脂效果的影響氫氧化鈉：氫氧化鈉可以與油起皂化反應(yīng)。此外

18、還由于它是一種強(qiáng)電解質(zhì)，在電解脫脂溶液中能完全電離，使溶液具有良好的導(dǎo)電能力。因而提高氫氧化鈉的濃度可以增大除油時(shí)的電流密度，加快除油速度。再者，氫氧化鈉溶液對(duì)帶鋼表面有鈍化作用，可以防止在陽(yáng)極除油時(shí)使帶鋼遭受腐蝕。磷酸三鈉：磷酸三鈉在電解脫脂時(shí)的作用與在化學(xué)脫脂時(shí)相同，能維持溶液堿度恒定及使帶鋼表面容易洗凈。電流密度：提高電流密度可以提高除油速度，提高除掉被軋入帶鋼表面油污的能力。但是電流密度過(guò)高，反而會(huì)造成槽電壓過(guò)高，在帶鋼為陰極時(shí)，由于氫氣大量析出，帶出大量的堿霧污染空氣；在帶鋼為陽(yáng)極還可能腐蝕帶鋼表面，特別是當(dāng)脫脂劑中含有氧離子時(shí)，帶鋼表面還可能出現(xiàn)點(diǎn)狀腐蝕，影響鍍錫板質(zhì)量。所以，要根

19、據(jù)帶鋼表面靜油污量來(lái)選擇適當(dāng)?shù)碾娏髅芏?，使帶鋼能清洗干凈。溫度：提高電解脫脂溶液溫度除了有在化學(xué)脫脂時(shí)所發(fā)生的影響外，還可以降低溶液的電阻，提高導(dǎo)電能力，加快除油過(guò)程。但是溫度太高，和化學(xué)脫脂時(shí)一樣，消耗的熱能增加，溶液大量蒸發(fā)會(huì)惡化工作環(huán)境。溶液的循環(huán)：其作用除了與化學(xué)脫脂相似外，還能提高所用的電流密度。圖65電解脫脂后的串聯(lián)式?jīng)_洗六、脫脂后的沖洗從電解脫脂槽出來(lái)的帶鋼，雖然經(jīng)過(guò)擠干輥擠干，但其表面仍殘留有510厘米3/米2的脫脂液，在帶鋼進(jìn)入下一個(gè)酸洗工序之前，必須用清水把脫脂液沖洗干凈，以免脫脂液把酸中和。電解脫脂后的沖洗為串聯(lián)式?jīng)_洗(圖65)。即帶鋼在沖洗槽的入口部分用本槽槽底的水，循

20、環(huán)使用，以節(jié)約新鮮水的用量。出口部分的帶鋼用新鮮水沖洗。新鮮水的供給量為20米3/小時(shí)。沖洗永的壓力一般為57公斤/厘米2，最低不得小于3公斤/厘米2。對(duì)水的硬度沒(méi)有特殊要求，但如果水的硬度太高，水垢附著在帶鋼表面上，就會(huì)產(chǎn)生鍍錫板表面缺陷。第四節(jié) 酸洗一、目的和方法在鍍錫板生產(chǎn)過(guò)程中，帶鋼要經(jīng)過(guò)兩次酸洗。第一次是熱軋后除去熱軋氧化鐵皮的酸洗，是一種除去大量氧化鐵皮的強(qiáng)酸洗。第二次是在電鍍錫機(jī)組中脫脂后，帶鋼即將進(jìn)入電鍍錫槽之前的酸洗，是一種清除肉眼不可見(jiàn)的薄氧化膜的弱酸洗，這次酸洗又稱(chēng)光亮酸洗。這次酸洗后帶鋼表面呈現(xiàn)金屬結(jié)晶組織的活化狀態(tài)，以保證帶鋼和錫層之間有良好的結(jié)合。在電鍍錫機(jī)組中，酸

21、洗的方法有化學(xué)酸洗和電解酸洗。電解酸洗的機(jī)理是借助于電解時(shí)產(chǎn)生的氣泡機(jī)械地剝離帶鋼表面的氧化物。電解酸洗溶液可使用硫酸，也可使用鹽酸。其電解電流可用直流電，也可用交流電，但后者用的不多。電解酸洗大多數(shù)也采用中間導(dǎo)體法?；瘜W(xué)酸洗使用的酸有硫酸、鹽酸或者用二者按一定比例混合的“混酸”。帶鋼上的氧化物與酸起反應(yīng)，生成可溶于水的鹽類(lèi)。其反應(yīng)如下：與硫酸反應(yīng)：FeO + H2SO4 = FeSO + H2OFe2O3 + 3 H2SO4 = Fe2(SO4) 3 + 3H2OFe3O4 + 4H2SO4=Fe2 (SO4) 3 + FeSO4 + 4H2O與鹽酸反應(yīng)：FeO + 2HCl = FeC12

22、 Fe2O3 + 6HCl = 2FeCl3 + 3H2OFe3O4 + 8HC1= 2FeCl3 + FeCl2+ 4H2O同時(shí)鐵也會(huì)與酸作用析出氫氣：Fe + 2HCl = FeC12 + H2Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2用硫酸酸洗時(shí)，在室溫下硫酸酸洗液對(duì)金屬氧化物的溶解能力較差，提高硫酸的濃度也不能顯著增加它的浸蝕能力，當(dāng)濃度達(dá)到40%時(shí)，對(duì)氧化鐵的溶解能力反而顯著下降；當(dāng)濃度達(dá)到60%以上時(shí)，硫酸溶液幾乎不能溶解鐵的氧化物。若通過(guò)提高溫度來(lái)提高酸洗速度，則易產(chǎn)生過(guò)酸洗和氫脆現(xiàn)象。由于硫酸酸洗的酸洗速度較慢，在現(xiàn)代化的高速電鍍錫機(jī)組中，一般用的不多。用鹽酸酸洗時(shí)，在室溫

23、下鹽酸酸洗溶液對(duì)金屬氧化物的溶解能力較強(qiáng)，而對(duì)帶鋼基體金屬的溶解速度比較緩慢，不易發(fā)生過(guò)酸洗和氫脆現(xiàn)象。酸洗后帶鋼表面質(zhì)量較好，附著的殘?jiān)佟｛}酸酸洗除去氧化物的能力與鹽酸濃度成正比。但是濃度高，消耗量增大，成本增高。鹽酸的揮發(fā)性比硫酸大，容易腐蝕設(shè)備和污染環(huán)境。盡管鹽酸酸洗有些缺點(diǎn)，但考慮工藝要求，電鍍錫機(jī)組中一般都是采用濃度適當(dāng)?shù)柠}酸酸洗工藝。二、設(shè)備采用鹽酸酸洗的化學(xué)酸洗沒(méi)備由兩個(gè)酸洗槽、一個(gè)沖洗槽、各個(gè)槽子所屬輥?zhàn)?、酸洗循環(huán)系統(tǒng)及其后面的2號(hào)刷洗機(jī)等組成。槽子的結(jié)構(gòu)和附屬設(shè)備與化學(xué)脫脂槽相似。此外，為了排除酸霧，減輕環(huán)境污染，在酸洗槽組的上面，還裝一套排煙裝置。該裝置是由吸煙罩、排煙道

24、、濕分離器、抽風(fēng)機(jī)及循環(huán)泵噴淋系統(tǒng)組成。酸洗溶液的循環(huán)系統(tǒng)如圖66所示，酸洗溶液的配制是將濃鹽酸加入貯存槽的，故不需要另外設(shè)置配料槽。在酸洗溶液的循環(huán)過(guò)程中沒(méi)有熱交換器，也沒(méi)有過(guò)濾網(wǎng)，這三點(diǎn)是與脫脂循環(huán)系統(tǒng)不同的地方。圖66酸洗溶液的循環(huán)系統(tǒng)示意圖三、工藝和控制鹽酸化學(xué)酸洗溶液是用3135的濃鹽酸配制而成的。其溶液工藝條件如下：鹽酸(HCl) 15(必要時(shí)可提高到25)鐵含量 20g/L溫度 室溫時(shí)間 1.53秒在此工藝條件下，可將帶鋼上存在的酸溶性氧化物清除干凈。若帶鋼由于退火不當(dāng)，產(chǎn)生氧化色，或者帶鋼上的氧化物較多時(shí)，可將鹽酸的濃度提高到25。在生產(chǎn)過(guò)程中，由于帶鋼在脫脂沖洗后將水帶入酸洗

25、槽，又由于酸洗溶液不斷被帶鋼帶出，酸洗溶液濃度將會(huì)不斷降低。因此，每班應(yīng)測(cè)定一次鹽酸濃度。當(dāng)濃度降到下限時(shí)，可將一部分酸洗溶液排入中和裝置里，中和后排放掉。然后往酸洗貯存槽里補(bǔ)充相應(yīng)量的濃鹽酸。如果酸洗溶液中的鐵含量超過(guò)了20克/升，也應(yīng)采取類(lèi)似的方法來(lái)調(diào)整酸洗溶液。鹽酸酸洗溶液通常使用一個(gè)月以后，應(yīng)全部更換一次。一般的電鍍生產(chǎn)中，在電鍍前酸洗溶液中常加入緩蝕劑，來(lái)防止金屬鍍件產(chǎn)生氫脆現(xiàn)象。但在帶鋼連續(xù)電鍍錫機(jī)組的酸洗溶液中不能加入緩蝕劑。這一方面是由于機(jī)組速度快，酸洗時(shí)間短，不易產(chǎn)生氫脆現(xiàn)象。另一方面緩蝕劑能吸附在帶鋼表面的活化部位，雖然提高了析氫的超電壓而減緩了帶鋼的腐蝕，但由于緩蝕劑在帶

26、鋼表面活化部位吸附特別牢固，酸洗后不易沖洗干凈，它被帶入電鍍錫溶液中，會(huì)破壞電解液的性能，并影響鍍錫層的結(jié)合力。四、酸洗后的沖洗和刷洗酸洗后的沖洗和刷洗設(shè)備與脫脂基本相同。沖洗也是串聯(lián)式?jīng)_洗方法。刷洗機(jī)的刷輥必須逆帶鋼運(yùn)行方向旋轉(zhuǎn)，并且只能輕微接觸帶鋼，以防止水下刷輥痕跡。對(duì)酸洗后的沖洗和刷洗的水質(zhì)有很高的要求，其含氯量不能超過(guò)10ppm。以使用冷凝水或全脫鹽水為宜。這是因?yàn)閷?duì)氟硼亞錫電鍍液來(lái)說(shuō)，氯含量超過(guò)300毫克/升時(shí)。就要增加光亮劑的濃度，由此引起增加昂貴的光亮劑的消耗。沖洗水的水量為20米3/小時(shí)，水為35公斤/厘米2。復(fù)習(xí)題1. 試述預(yù)理處對(duì)鍍層質(zhì)量的影響。2. 試述皂化類(lèi)油的脫脂機(jī)

27、理。3. 什么叫乳化?試述乳化劑的去油原理。4. 簡(jiǎn)述化學(xué)脫脂的工藝條件。5. 試述脫脂液中各成分對(duì)化學(xué)脫脂效果的影響。6. 試述電解脫脂機(jī)理。7. 簡(jiǎn)述鹽酸化學(xué)酸洗的原理。第七章 電鍍錫第一節(jié) 電鍍錫方法鍍錫板的生產(chǎn)方法分為熱鍍錫法和電鍍錫法兩大類(lèi)。在電鍍錫法中，又分為堿性電鍍錫法和酸性電鍍錫法。酸性電鍍錫法有硫酸亞錫法(又稱(chēng)弗羅斯坦法)、鹵素法(又稱(chēng)哈羅根法)、氟硼酸亞錫法三種。如下例框圖所示。堿酸電鍍錫法是一種較古老的電鍍錫法，其電解液主要有錫酸鈉、氫氧化鈉和錫酸鉀、氫氧化鉀兩種體系，亦稱(chēng)鈉鹽體系和鉀鹽體系。堿性電鍍錫法的優(yōu)點(diǎn)是鍍液穩(wěn)定，容易控制，分散能力和覆蓋能力好，鍍層質(zhì)量好。缺點(diǎn)是

28、生產(chǎn)效率低，電能消耗大。由于從堿性電解中鍍出的錫是由4價(jià)錫沉積出來(lái)的，其電化當(dāng)量為1.107克/安時(shí)，比酸性電解液中2價(jià)錫沉積的電化當(dāng)量2.214克/安時(shí)要小一倍，而槽電壓也比酸性電解液沉積時(shí)要高得多。綜合這些因素，在極端情況下對(duì)一定重量的錫層而言，堿性電鍍錫法所消耗的總電能比酸性電鍍法要高9倍。所以，堿性電鍍錫法只是為生產(chǎn)一些特殊要求的產(chǎn)品才使用。目前世界上生產(chǎn)鍍錫板大多是采用酸性電鍍錫法。硫酸亞錫電鍍錫法是一種較普遍的方法。這種電解液主要是由硫酸亞錫、酚磺酸、添加劑ENSA等組成。添加劑ENSA兼有濕潤(rùn)劑和光亮劑的作用。這種鍍液的分散能力和覆蓋能力好，陰極和陽(yáng)極電流效率高，鍍液穩(wěn)定，工作周

29、期較長(zhǎng)。鍍層光滑細(xì)致。鹵素電解液由氯化亞錫、氟化鈉、氟氫化鉀、氯化鈉、添加劑等組成。這種鍍液的氯化物含量高，因而有很高的導(dǎo)電率。氟化物的作用主要是使二價(jià)錫增溶溶解成為鉻離子，形成氟亞錫酸鈉絡(luò)離子。鹵素法的設(shè)備與其它酸性電鍍錫法中不同，帶鋼是水平式傳遞的。機(jī)組分上審下三層，電鍍錫是在中、下兩層完成。在下層電鍍帶鋼的底面，然后經(jīng)過(guò)反向輥進(jìn)入中層鍍帶鋼的上面。上層用于電解液回收及清洗等。鹵素法的優(yōu)點(diǎn)是速度快，允許使用的電流密度范圍大，電流效率高。但電解液對(duì)設(shè)備的腐蝕性大，單位耗錫量也比較大，故它的發(fā)展較緩慢。氟硼酸亞錫電解液的性能介于硫酸亞錫法和鹵素法之間。它具有導(dǎo)電率高、電流密度范圍大、濕潤(rùn)能力好

30、、鍍錫鋼卷可以重鍍等優(yōu)點(diǎn)。目前世界上僅有西德拉色斯坦廠(chǎng)和武鋼冷軋廠(chǎng)采用，本書(shū)著重討論氟硼酸亞錫電鍍錫方法。表7一l為各種電鍍錫方法比較表。第二節(jié) 電鍍錫工藝條件帶鋼經(jīng)過(guò)預(yù)處理后，表面已非常干凈，并呈活化狀態(tài)。這對(duì)獲得優(yōu)良的電鍍層提供了條件。但是，還必須有正確的電鍍錫工藝條件，才能生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的電鍍錫板。因此，研究出最佳的電解液配方和工作條件，并在生產(chǎn)中嚴(yán)格控制和正確操作。是電鍍錫技術(shù)的核心問(wèn)題。氟硼酸亞錫電解液的組成和工作條件如下：二價(jià)錫(Sn2+ ) 2832克/升游離氟硼酸(HBF4) 4060克/升總氟硼酸根， 105155克/升硼酸(H3BO3) 1015克/升光亮劑 46毫升/升濕潤(rùn)劑

31、 1418毫升/升抗氧化劑 0.50.9克/升四價(jià)錫(Sn4+ ) 510克/升鐵離子(Fe2+) 510克/升氯離子 500毫克/升溫度 3238陰極電流密度 1050槽電壓最大 24伏電解液各組分的含量是根據(jù)化驗(yàn)室的分析結(jié)果和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行控制的。一般的控制方法是往電解液中添加鍍錫時(shí)所消耗掉的組分。由于采取了電解液回收措施，定量地向回收槽加入新鮮的冷凝水，回收槽中的回收液排入電解液中，會(huì)稀釋電解液，所以采取了電解液蒸發(fā)措施，以維持電解液濃度恒定。此外，由于氟硼酸電鍍錫時(shí)，陽(yáng)極效率大于陰極效率，使電解液中二價(jià)錫濃度不斷增高，故采取了脫錫措施，以控制二價(jià)錫的正常濃度。機(jī)組啟動(dòng)前，電解液溫度低于

32、工作溫度，往電解液貯存槽加熱器中通入蒸汽，加熱電解液。當(dāng)電解液加熱到工作溫度以后，關(guān)閉蒸汽。電解液的溫度高于工作溫度時(shí)，通過(guò)鍍錫循環(huán)系統(tǒng)中的致冷器來(lái)冷卻，致冷器安裝在連接鍍錫槽與電解液貯存槽的管路中，電解液溫度在操作臺(tái)由儀表自動(dòng)顯示。電流密度與帶鋼的寬度、鍍錫層的厚度、電鍍槽數(shù)目和機(jī)組速度等因素有關(guān)。電流密度問(wèn)題將在本章第十一節(jié)中詳細(xì)討論。第三節(jié) 電解液的配制一、電解液組分的技術(shù)條件為了保證電解液穩(wěn)定，減少雜質(zhì)污染，配制電解液所用的主要化工原料應(yīng)滿(mǎn)足下列技術(shù)條件：氟硼酸：工業(yè)純比重D： 約1.4氟硼酸含量(HBF4) 49.5%51%游離硼酸(H3BO3) 最大2.5%氯化物(Cl-) 最大0

33、.005%配制電解液所用的主要化工原料應(yīng)滿(mǎn)足下列硫酸鹽(SO42-) 最大0.03鐵離子(Fe2+) 最大0.01氟硼酸亞錫：工業(yè)純比重D： 約1.65二價(jià)錫(Sn) 最小20.30%四價(jià)錫(Sn4+) 最大0.8游離氟硼酸 最大3.0游離硼酸 最大2.5鐵離子(Fe2+) 最大0.005%氯化物(Cl-) 最大0.005硫酸鹽(SO42-) 最太0.03%硼酸：工業(yè)純二、電解液配制方法配制新電解液前，要用水檢查電解液循環(huán)系統(tǒng)各個(gè)設(shè)備是否有漏損的地方，確保各個(gè)設(shè)備正常運(yùn)行后，進(jìn)行配料。首先在電解液貯存槽中注入四分之三的冷凝水，并加熱到40。與此同時(shí)，按工藝要求計(jì)算出加入組分的需要量，作好加料準(zhǔn)

34、備。然后，讓加熱了的冷凝水在脫錫循環(huán)系統(tǒng)中循環(huán)，并按下列順序往脫錫槽內(nèi)加入所需要量的化工原料：1) 氟硼酸2) 硼酸3) 抗氧化劑4) 氟硼酸亞錫5) 濕潤(rùn)劑6) 光亮劑最后，補(bǔ)充冷凝水，直至達(dá)到所需要的電解液容積。在加料過(guò)程中，一定要使溶液不斷循環(huán)，起著攪拌溶液的作用，以便能充分溶解所加的原料。值得注意的是，加料順序不允許顛倒。如果氟硼酸亞錫加在抗氧劑之前，就會(huì)出現(xiàn)二價(jià)錫迅速氧化成四價(jià)錫的情況。只有按照上述規(guī)定進(jìn)行加料，才能保證所有組分能夠最佳溶解，避免不必要的、破壞電解液組成的化學(xué)反應(yīng)發(fā)生。三、主要化王原料加入量的計(jì)算配制電解液用化工原料的需要加入量，是按下式來(lái)計(jì)算的：式中 M需要加入電解

35、液中的化工原料量(公斤)；V電解液的體積(升)；L電解液所要求該組分的濃度(克/升)；L0電解液中該組分原來(lái)濃度(克/升)；C一一該組分在化工原料中的濃度(克/公斤)。上式表明，計(jì)算需要加入電解液中的化工原料量時(shí)，首先要計(jì)算出單位體積內(nèi)所需要的加入量，然后乘以電解液的體積即得出，現(xiàn)以氟硼酸亞錫的需要加入量為例。如果需要配制50米3。的電解液，體積礦則為50000升；電解液所要求二價(jià)錫的濃度L為32克/升；對(duì)于新配的電解液來(lái)說(shuō)，L0為0；二價(jià)錫在氟硼酸亞錫中的濃度為20%，即200克/公斤。將上述值代入上式M=50000豎篇半=8000(公斤)厶UU也就是說(shuō)，為了配制50米3。的新電解液，就需要

36、8000公斤的氟硼酸亞錫。第四節(jié) 錫的電解沉積一、電鍍錫槽錫的電解沉積是在電鍍錫槽中進(jìn)行的，電鍍錫槽有垂直式和水平式兩種。采用垂直式電鍍錫槽時(shí)，為了使帶鋼通過(guò)鍍液時(shí)不跑偏，為了使帶鋼與輥?zhàn)油竭\(yùn)行，比采用水平秸時(shí)在技術(shù)上難度要大，而且費(fèi)用較高。但是在垂直槽中帶鋼兩面可以同時(shí)鍍錫，這比采用水平式槽只能單面鍍錫，槽子的長(zhǎng)度可以縮短一倍。垂直鍍錫槽的外形結(jié)構(gòu)與化學(xué)脫脂槽相似。在機(jī)組速度為300米/分時(shí)，采用七個(gè)鍍錫槽，順次排列，并串聯(lián)成一組。鍍錫槽如圖7一l所示。在槽子的上方，彼此相連的兩個(gè)槽子之間，以及第一個(gè)槽子前面和最后一個(gè)槽子的后面都裝有導(dǎo)輥。在每一個(gè)槽子的下面，裝有一個(gè)襯有橡膠的沉沒(méi)輥。帶鋼

37、越過(guò)導(dǎo)電輥進(jìn)入槽里，繞過(guò)沉沒(méi)輥又導(dǎo)向下一個(gè)導(dǎo)電輥，并使帶鋼進(jìn)入下一個(gè)鍍錫槽。為確保帶鋼與導(dǎo)電輥之間有良好的接觸，每個(gè)導(dǎo)電輥上裝有一個(gè)壓緊輥。帶鋼的入口和出口兩側(cè)分別裝有錫陽(yáng)極。這些錫陽(yáng)極掛在槽跨在槽子上面的陰極橋上，槽子下部裝有陽(yáng)極導(dǎo)槽，用來(lái)固定錫陽(yáng)極的位置。陽(yáng)極橋共四根，兩根對(duì)應(yīng)于帶鋼上面，兩根對(duì)應(yīng)于帶鋼下面，對(duì)應(yīng)于帶鋼上面和下面的陽(yáng)極橋的電源接線(xiàn)是分開(kāi)的，七個(gè)電鍍槽陽(yáng)極接在14個(gè)整流器上。圖7一l電鍍錫槽陽(yáng)極的有效長(zhǎng)度為1.5米，陽(yáng)極太短，雖然由于電壓小、生產(chǎn)費(fèi)用低，但由于要使用更多的槽子，投資費(fèi)用反而增加。.二、電流的傳遞電鍍錫時(shí)，導(dǎo)電輥接整流器的陰極，帶鋼從導(dǎo)電輥上通過(guò)，帶鋼即為電鍍錫

38、時(shí)的陰極；陽(yáng)極橋接整流器的陽(yáng)極，電解電流經(jīng)陽(yáng)極橋?qū)蜿?yáng)極，然后經(jīng)電解液的導(dǎo)電離子，將電流傳遞到帶鋼。最后，電流經(jīng)帶鋼，傳遞到導(dǎo)電輥，返回到整流器，形成一直流電流的回路。整流器不斷供給電解電源。電源的電壓最大24伏。在正常帶鋼尺寸下約15伏。三、電極反應(yīng)電鍍錫是錫離子在直流電流的作用下，從電解液中被電解沉積到帶鋼上的一種電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。也是一種氧化還原過(guò)程。這種過(guò)程是通過(guò)錫離子在電極上進(jìn)行離子交換來(lái)實(shí)現(xiàn)的。帶鋼在進(jìn)入鍍錫槽中的電解液之前，先經(jīng)過(guò)帶鋼浸濕槽沾上一層電解液，使其一進(jìn)入鍍錫槽，就能立即進(jìn)行電解反應(yīng)。在電流的作用下，陽(yáng)極上的金屬錫原子失去電子，變?yōu)檎x子進(jìn)入電解液中，電解液中的錫離子通過(guò)

39、三個(gè)傳質(zhì)過(guò)程移向作為陰極的帶鋼。三個(gè)傳質(zhì)過(guò)程：一是在陰極和陽(yáng)極之間的電場(chǎng)作用下的電遷移，這是主要的傳質(zhì)過(guò)程；二是對(duì)流，通過(guò)攪拌電解液來(lái)實(shí)現(xiàn)；三是由于電解液存在濃度梯度而發(fā)生的擴(kuò)散過(guò)程。帶正電荷的錫離子在作為陰極的帶鋼上獲得直流電源供給的電子以后，又變成金屬錫原子而沉積在陰極帶鋼表面上。其電極反應(yīng)是：在陰極上，發(fā)生錫離子得到電子變成金屬錫原子的還原反應(yīng)，此外，還發(fā)生氫離子還原成氫原子，并析出氫氣的副反應(yīng)：Sn2+ + 2e - = Sn2H+ + 2e - = 2H = H2在陽(yáng)極上，發(fā)生金屬錫原子失去電子變成錫離子的氧化反應(yīng)。Sn 2e - = Sn2+同時(shí)，在陽(yáng)極上還可能發(fā)生析出氧氣的副反應(yīng)

40、。如果電解液的組成和工作條件控制不當(dāng)，這個(gè)反應(yīng)還會(huì)加劇：4OH - 4e - = 2H2O + O2在電鍍生產(chǎn)中，在陰極上析出氫氣和在陽(yáng)極上析出氧氣的副反應(yīng)是不希望發(fā)生的，所以應(yīng)盡量避免或減少這些反應(yīng)發(fā)生。四、錫的電結(jié)晶在陰極帶鋼表面上，.除了發(fā)生錫離子得到電子還原為錫原子的過(guò)程之外，還有一個(gè)由許多錫原子結(jié)晶為錫晶粒的結(jié)晶過(guò)程。錫結(jié)晶的形成包括核的生長(zhǎng)和長(zhǎng)大兩個(gè)過(guò)程，這兩個(gè)過(guò)程是同時(shí)發(fā)生的，它們各自的速度決定錫晶粒的粗細(xì)程度。如果晶核生成的速度大于晶核長(zhǎng)大的速度，那么晶核的數(shù)目就多，錫晶粒是較細(xì)，錫層致密，孔隙較少。反之，錫晶粒就較粗，錫層也就較粗糙、多孔，甚至?xí)霈F(xiàn)疏松的鍍層。所以在電鍍錫過(guò)

41、程中，要提高錫電結(jié)晶時(shí)的陰極極化作用，來(lái)提高晶粒生成速度，便于獲得結(jié)晶細(xì)致的鍍層。第五節(jié) 電解液各組分的作用及影響一、二價(jià)錫離子.。二價(jià)錫離子是在帶鋼表面析出錫的母體，它提供了電解沉積錫層的最基本條件。在電解液溫度和陰極電流密度不變的情況下，隨著二價(jià)錫離子濃度的提高，晶核生成的速度就降低，因而鍍層的組織較粗糙。當(dāng)二價(jià)錫離子濃度較低時(shí)，晶核生成的速度較快，鍍層較細(xì)。這一現(xiàn)象可以用陰極濃差極化作用不同來(lái)解釋。當(dāng)二價(jià)錫離子濃度低時(shí)，陰極附近電解液中二價(jià)錫離子必然更低，由電解液中向陰極表面附近補(bǔ)充二價(jià)錫的擴(kuò)散速度也比濃溶液為緩慢。這樣，在相同電流密度下，稀溶液的陰極極化必然大于濃溶液，因而生成晶核的數(shù)

42、目也較多。但是二價(jià)錫濃度低時(shí)，電解液的電導(dǎo)率變小，陰極電流效率降低，不允許使用較高的電流密度。因此，電鍍錫時(shí)使用的二價(jià)錫離子濃度比較高。這時(shí)，用加入較多光亮劑的辦法，來(lái)提高陰極極化，以提高錫晶粒生成的速度，減慢晶核長(zhǎng)大的速度，保障錫晶粒細(xì)小，錫層緊密細(xì)致。同時(shí)，采取提高氟硼酸含量的辦法，以保二價(jià)錫濃度較高的導(dǎo)電率。電鍍錫過(guò)程中，電解液中的二價(jià)錫離子是由陰極的溶解來(lái)補(bǔ)充的，而不必添加氟硼酸亞錫。為了保證正常的工藝條件，二價(jià)錫應(yīng)每班分析一次濃度。二、游離氟硼酸游離氟硼酸的濃度決定電解液電導(dǎo)率的大小。游離氟硼酸的濃度高，電解液的電導(dǎo)率也高。反之就低。此外，游離氟硼酸保證錫陽(yáng)極能充分溶解。但是隨著氟硼

43、酸含量的提高，電解液中四價(jià)錫的溶解度也提高，這樣，由于電解液的帶出損耗，造成氟硼酸和錫的損耗也增加，從而導(dǎo)致生產(chǎn)成本增加。游離氟硼酸的含量應(yīng)每班分析一次。三、總的氟硼酸根在電解液中，除了以游離狀態(tài)存在的氟硼酸以外，還有一部分氟硼酸與二價(jià)錫、四價(jià)錫、鐵離子等金屬離子化合，構(gòu)成總的氟硼酸根。當(dāng)游離氟硼酸含量不變時(shí)，二價(jià)錫、四價(jià)錫、鐵離子含量增高時(shí)，總的氟硼酸根含量也相應(yīng)提高。四、硼酸硼酸在電解液中主要起緩沖作用，減慢陰極附近電解液pH值的增加速度，保證在較高電流密度，不致在陰極上析出氫氧化物。氟硼酸亞錫電解液若不加入硼酸，則是一種腐蝕性較強(qiáng)的電解液。加入硼酸以后，可以減小它的腐蝕性，抑制氟化氫的析

44、出，使氟化酸能比較穩(wěn)定地存在水溶液之中。硼酸的這個(gè)作用主要是由于它能阻止如下反應(yīng)發(fā)生：HBF4 + 3H2O = H3BO3 + 4HF提高硼酸的濃度，可以使四價(jià)錫的溶解度下降，從而可以減小金屬錫的損失，降低生產(chǎn)成本。因此，從主觀愿望來(lái)說(shuō)，希望盡可能提高硼酸在電解液中的濃度。但是，硼酸的水溶液性差，如果加入過(guò)量的硼酸，它將結(jié)晶析出而堵塞電解液冷卻器等管道。五、四價(jià)錫四價(jià)錫是由于二價(jià)錫在陽(yáng)極上被氧化而成的，此外也由于電解液.在帶鋼高速運(yùn)行時(shí)而噴濺于空氣中，使電解液中的二價(jià)離子被空氣中的氧所氧化而成。在酸性電解液中，四價(jià)錫不參加電解沉積過(guò)程。但是四價(jià)錫跟氟硼酸化合會(huì)降低游離氟硼酸的含量，這就勢(shì)必要

45、增加總的氟硼酸含量，增加生產(chǎn)成本。四價(jià)錫在電解液中的含量一般為510克/升，超過(guò)這個(gè)含量的上限它將自然形成錫泥從電解液中沉淀出來(lái)，在電解液的循環(huán)過(guò)濾器中被除去，或者沉積在電解液貯存槽槽底。減少四價(jià)錫形成的方法是在電解液中加入抗氧化劑。六、鐵離子鐵離子是由于帶鋼和帶鋼廢邊在電解液中化學(xué)溶解而形成的。在正常情況下，電解液中的鐵離子含量應(yīng)為510克/升。由于鐵離子與游離氟硼酸化合，當(dāng)鐵離子的含量增高時(shí)，為了維持電解液導(dǎo)電率不變，就必須補(bǔ)充氟硼酸，因而造成總的氟硼酸含量增加。為了防止電解液中鐵離子含量增加，在生產(chǎn)較薄錫層的鍍錫板，而有幾個(gè)鍍錫槽不使用時(shí)，第一個(gè)鍍錫槽應(yīng)該始終接通電流，使帶鋼一進(jìn)入鍍錫槽

46、就鍍上一層薄的錫層，以免帶鋼在不通電的鍍錫槽中發(fā)生化學(xué)溶解。七、氯離子氯離子在電解液中會(huì)降低錫的析出電位，抵消了光亮劑的作用，使鍍層晶粒粗大，鍍錫層的孔隙率增加。因此，氯離子含量增加時(shí)，必須增加光亮劑的濃度。氯離子這種不良作用，在它的濃度小于250毫克/升時(shí)，尚不太明顯，當(dāng)其含量增加250300毫克/升時(shí)，這種作用變得較強(qiáng)。超過(guò)500毫克/升時(shí)，光亮劑的含量就要增加一倍。若更高的話(huà)，會(huì)使電解液完全報(bào)廢。因此必須避免氯離子含量增加。在電鍍錫機(jī)組中，酸洗后的沖洗水氯離子含量一定不能太高。其次，要經(jīng)常檢查鹽酸酸洗槽出口的擠干輥質(zhì)量，其擠干輥襯膠表面應(yīng)完好無(wú)損，不能讓鹽酸帶入酸洗后的沖洗槽。否則，含鹽

47、酸較高的沖洗水被帶入電解液時(shí)，會(huì)造成電解液報(bào)廢。八、其它雜質(zhì)在向電解液添加水時(shí)會(huì)帶來(lái)一些其他雜質(zhì)，如鈣鹽、鎂鹽、硫酸鹽等。但這些雜質(zhì)對(duì)氟硼酸電解液的影響不大。有些雜質(zhì)還會(huì)隨錫一起沉淀在貯存槽底被除去。第六節(jié) 添加劑添加劑是一種少量加入鍍液后，不會(huì)明顯改變鍍液的電性，但會(huì)顯著改善鍍層形態(tài)和結(jié)構(gòu)的物質(zhì)。添加劑可分為無(wú)機(jī)添加劑和有機(jī)添加劑兩類(lèi)。在電鍍生產(chǎn)中廣泛采用的是有機(jī)添加劑。氟硼酸亞錫電解液中采用的添加劑有光亮劑、濕潤(rùn)劑、抗氧化劑。關(guān)于添加劑的理論，到目前為止，還沒(méi)有稱(chēng)一的見(jiàn)解。某一種理論只能解釋某些實(shí)驗(yàn)結(jié)果，還不能找到具有指導(dǎo)意義的理論，使它能預(yù)知哪一類(lèi)添加劑適合哪一種電鍍液。也就是說(shuō)，某一種

48、電鍍液需要什么樣的添加劑，目前主要是通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法來(lái)找到的。氟硼酸亞錫電解液中三種添加劑的作用是相輔相成的。下面只對(duì)各自的主要作用作一些簡(jiǎn)單介紹。一、光亮劑光亮劑的作用主要是提高電鍍錫時(shí)的陰極化作用，提高錫的析出電位和提高錫的晶核生成速度，使第一次析出的錫的晶核數(shù)目增多。因而錫層均勻細(xì)致，平整光亮。光亮劑是通過(guò)在作為陰極的帶鋼表面的吸附而起作用。一個(gè)光亮劑分子的吸附，往往可能影響幾千個(gè)二價(jià)錫離子的沉積。鍍錫前的帶鋼表面，從宏觀上看是很平整光亮的，但從微觀結(jié)構(gòu)上看，它又是凹凸不平的。在電解沉積時(shí)，帶鋼表面上的微觀高峰處，由于擴(kuò)散層較薄，光亮劑易于到達(dá)該處。因而微觀高峰處比微觀低谷處吸附了更多的光亮劑，于是在高峰處二價(jià)錫的沉積作用遭到了更大的阻礙，使得錫層容易沉積至低符處，從而使鍍層光亮平整。光亮劑的另一種吸附作用是，當(dāng)帶鋼表面新的錫晶核形成以后，而抑制已有的晶核生長(zhǎng)，以便形成更多的新晶核，從而使鍍層細(xì)致。光亮劑的濃度太高，同時(shí)還會(huì)附帶析出最多的氫，從而降低了陰極電流效率。由于氫氣的析出增加，鍍錫層也變成深灰色，軟熔后，這個(gè)部位的錫層也不會(huì)光亮。光