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摘要：運用魚骨分析法，從“人、機(jī)、料、法、環(huán)”5個方面對氰化鍍鋅層表面發(fā)霧故障情況進(jìn)行分析和排除。造成氰化鍍鋅層發(fā)霧的主要原因是主槽液中的金屬雜質(zhì)離子以及有機(jī)雜質(zhì)偏高。排故人員通過添加過量的除雜劑和顆粒活性炭，輔以過濾處理后，故障得到徹底解決。另外，在槽液健康維護(hù)和生產(chǎn)操作方面給予了一些建議，以供參考。

關(guān)鍵詞：氰化鍍鋅；鋅層發(fā)霧；故障分析；金屬雜質(zhì)；魚骨分析法

引言

鍍鋅層主要用于鋼鐵件的防護(hù)，能夠提高鋼鐵件的耐蝕性及使用壽命，產(chǎn)品鈍化后不僅外觀漂亮，耐蝕性更增加十幾倍［1］。然而，鋅層表面故障的出現(xiàn)會嚴(yán)重影響鍍層的耐蝕性，進(jìn)而降低產(chǎn)品的使用壽命。實際生產(chǎn)中，最多見的就是表面發(fā)霧的現(xiàn)象。有研究和實踐經(jīng)驗總結(jié)得出，鍍鋅層表面發(fā)霧多是因為產(chǎn)品表面存在油污、槽液金屬雜質(zhì)離子偏高及有機(jī)添加劑偏高造成的。提供的排除方法主要有2次鍍鋅、電解和過濾等方法。本文主要以在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的氰化鍍鋅層表面發(fā)霧故障為例，通過對生產(chǎn)流程中涉及的因素進(jìn)行分析得出產(chǎn)生的原因，并經(jīng)過有效處理、排除的過程。正常生產(chǎn)的氰化鍍鋅零件鈍化后表面帶有黃色、綠色等色調(diào)的彩虹色，如圖1（a）所示。表面發(fā)霧后的氰化鍍鋅零件鈍化后，表面呈棕色，有些還帶有褐色線條，如圖1（b）所示。針對此種情

1試驗部分

1.1材料及設(shè)備材料為：30CrMnSiA，尺寸為100mm×50mm×2mm的試片；若干顆粒狀活性炭；若干專用除雜劑。設(shè)備為：1條氰化鍍鋅生產(chǎn)線；PinAAcle900F型原子吸收分光光度計。

1.2試驗方法采用魚骨分析法［2］，從“人、機(jī)、料、法、環(huán)”5個方面分析各因素的影響，過程方法如圖2所示。

2初步原因分析

以往生產(chǎn)中曾出現(xiàn)過類似故障，更換新的鈍化液后問題即會解決。在鍍層未鈍化前，表面狀態(tài)與之前正常情況下幾乎無差別，初步判斷為鈍化工序造成的［3］。平時生產(chǎn)中只分析鈍化液的主要成分大小，不分析雜質(zhì)成分及含量大小。為驗證上述判斷，按照調(diào)配工藝，配制一份新的鈍化溶液，做對比試驗。試驗過程中保持其他工序參數(shù)一致，后處理分別在新鈍化液和舊鈍化液中進(jìn)行，最后水洗烘干。試驗結(jié)果表明，經(jīng)兩種槽液鈍化的試片表面都有發(fā)霧和褐色線條的現(xiàn)象。這說明該次氰化鍍鋅層表面的異常不是鈍化液造成的。針對初步分析的原因沒能夠解決問題，需重新制定故障排除方案。

3故障分析及排除

3.1操作的因素為徹底排除人員因素問題，取2件試片，由專業(yè)主管技術(shù)人員親自跟蹤指導(dǎo)，按照工藝流程開展試驗。鍍覆的鋅層表面狀態(tài)與之前幾乎無差別，經(jīng)過鈍化后依然出現(xiàn)表面發(fā)霧和褐色線條現(xiàn)象。因此，排除操作原因。

3.2工藝參數(shù)、工藝流程法的因素通過向技術(shù)人員、操作人員確認(rèn)，氰化鍍鋅工藝規(guī)程近期沒有發(fā)生更改和換版，特別是工藝參數(shù)、工藝流程都和以前保持一致。另外，將工藝規(guī)程與參考標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對照分析，其重要參數(shù)和主要流程均符合要求。因此，排除工藝法的因素。

3.3環(huán)境溫度因素故障發(fā)生雖時值冬季，但廠房供暖系統(tǒng)已打開，廠房溫度滿足GJB480A-95《金屬鍍覆和化學(xué)覆蓋工藝質(zhì)量控制要求》，在12℃以上。槽液加溫系統(tǒng)也打開，顯示溫度在工藝規(guī)定范圍內(nèi)，槽內(nèi)溶液溫差滿足HB5335-94《金屬鍍覆和化學(xué)覆蓋工藝質(zhì)量控制》要求，不大于11℃。因此，排除環(huán)境溫度因素的影響。

3.4電鍍電源因素通過分別對比電源的電流、電壓的輸入值與輸出值，兩者基本相符。使用萬用表測試其紋波系數(shù)大小，滿足HB5335-94《金屬鍍覆和化學(xué)覆蓋工藝質(zhì)量控制》要求，不大于10%。因此，排除電鍍電源因素的影響。

3.5槽液因素通過仔細(xì)觀察鍍層的表面狀態(tài)發(fā)現(xiàn)，鍍層顏色要比以往的偏暗一些。經(jīng)多方查找資料顯示，此種現(xiàn)象應(yīng)為金屬雜質(zhì)離子含量偏高所致［4］。查閱我廠《槽液分析》工藝規(guī)程，氰化鍍鋅槽液日常化驗的金屬雜質(zhì)離子為銅離子和鐵離子，通過原子吸收分光光度計測定兩者均在合格范圍內(nèi)，含量如表1所示。工藝指導(dǎo)書中沒有要求日常生產(chǎn)中檢測其他金屬離子的含量。為進(jìn)一步證明上述判斷，取少量槽液，分析其他金屬雜質(zhì)離子的含量和種類。通過原子吸收分光光度計檢測出了Pb2+、Ni2+兩種金屬雜質(zhì)離子，其含量如表1所示。研究表明，槽液內(nèi)Pb2+含量不宜超過0.015g∙L-1［5］，Ni2+含量不宜超過0.050g∙L-1［6］。分析槽液金屬雜質(zhì)離子產(chǎn)生的原因，通過了解生產(chǎn)安排及工人工作記錄，發(fā)現(xiàn)近期有大量工裝夾具類的產(chǎn)品在該槽液中加工過。工裝夾具的基體材料較為多樣，含金屬離子種類較多，在生產(chǎn)過程中存在工件掉落槽中發(fā)生腐蝕溶解的可能，進(jìn)而導(dǎo)致槽液金屬雜質(zhì)離子含量偏高［7］。雖然不純陽極溶解和化學(xué)藥品純度不夠也會產(chǎn)生金屬雜質(zhì)離子，但該工藝中使用的鋅陽極為1#鋅，化學(xué)藥品也沒有更換過，故這兩種因素導(dǎo)致雜質(zhì)離子含量增加的可能性很小。為除掉金屬雜質(zhì)離子的影響，對槽液進(jìn)行了除雜處理。工藝規(guī)定除雜劑添加量如表2所示，日常生產(chǎn)每3個月除1次雜質(zhì)。按規(guī)定添加后，發(fā)現(xiàn)槽內(nèi)反應(yīng)劇烈，有大量小氣泡產(chǎn)生，該現(xiàn)象說明槽內(nèi)雜質(zhì)含量較高，按照工藝規(guī)定添加除雜劑的量并不能完全沉淀雜質(zhì)離子。于是增大除雜劑的添加量，采用持續(xù)、緩慢加入，反應(yīng)程度逐漸變緩，直至停止。最終加入除雜劑的量達(dá)到3g∙L-1。撈出表面懸浮物，并對槽液進(jìn)行過濾處理，再次取槽液進(jìn)行Pb2+、Ni2+分析，此時含量幾乎為零。第2天鍍覆試件后，與之前的對比，表面狀態(tài)有明顯改善，偏暗的現(xiàn)象有所緩解。鈍化后產(chǎn)品狀態(tài)較好，可以正常生產(chǎn)。跟蹤第3天無異常現(xiàn)象發(fā)生。第4天后，槽液變成紅棕色，與之前的澄清偏綠顏色有明顯區(qū)別，鍍覆層表面狀態(tài)較好，但經(jīng)過鈍化后表面發(fā)暗，狀態(tài)極差。通過檢查陽極發(fā)現(xiàn)，有黏稠的白色東西附著，原本完整的布套部分發(fā)生了溶解。通過了解， 陽極上的布套為新購置的，與之前批次不同。槽液變成紅棕色可能是陽極布套溶解造成的。針對上述分析，采取更換陽極布套的方式，并采用顆粒狀活性炭進(jìn)行過濾。按工藝規(guī)定量（如表2所示）添加后，槽液顏色并未發(fā)生改變。于是采用持續(xù)、緩慢方式添加，邊添加邊攪拌，直至紅棕色褪去，顏色恢復(fù)如初。最后計算總的添加量達(dá)到4g∙L-1，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了平時的添加量，說明槽液中混入了大量的有機(jī)雜質(zhì)。過濾后，再進(jìn)行鍍覆試驗，此時表面狀態(tài)較好，鈍化后表面呈黃色色調(diào)的彩虹色，沒有發(fā)霧、發(fā)黑現(xiàn)象。

4總結(jié)

表面處理屬于特殊過程，其生產(chǎn)中涉及的環(huán)節(jié)較多，每個環(huán)節(jié)都有可能引發(fā)產(chǎn)品質(zhì)量問題，因此生產(chǎn)中應(yīng)注意加強(qiáng)管控。氰化鍍鋅槽液中雜質(zhì)對鍍層質(zhì)量影響較大，平時生產(chǎn)中應(yīng)注意區(qū)分基體材料類型，不宜多種材質(zhì)的產(chǎn)品同時放一個槽內(nèi)生產(chǎn)。日常生產(chǎn)中應(yīng)定期分析化驗金屬雜質(zhì)離子的種類和含量，特殊情況下，可增加化驗的次數(shù)，包括對有可能存在的雜質(zhì)的分析。另外，除雜頻率不應(yīng)只按規(guī)定的周期來執(zhí)行，應(yīng)將生產(chǎn)任務(wù)量大小考慮在內(nèi)。參

參考文獻(xiàn)

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［7］袁詩璞.氯化物鍍鋅液中的金屬雜質(zhì)及其處理［J］.電鍍與涂飾，2010，29（7）：16-19.

作者：王晴晴 崔軍 程宗輝 李孝和 單位：國營蕪湖機(jī)械廠