锌电积过程阳极板腐蚀快的原因及对策
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锌电积一种“烧板”的原因分析及处理文章阐述一种锌电积“烧板”的特征,并详细分析“烧板”产生的原因,结合生产实际提出处理措施。
标签:锌电积;有机物;烧板前言锌电解沉积是湿法炼锌系统的末端,是将净化后的硫酸锌溶液(新液)送入电解槽内通以直流电在阴极上析出金属锌(阴极锌),通过下面反应式进行反应:ZnSO4+H2O=Zn↓+H2SO4+1/2O2↑当电解溶液内存在杂质时析出的阴极锌会在杂质作用下重新溶解到液体内,并放出氢气,我们称之为阴极锌的返溶,俗称“烧板”。
[1]电积过程大面积”烧板”使得阴极锌产量下降,直流电单耗升高,大量电能损失,资源浪费,也使生产成本增加。
因此,需要严加控制“烧板”发生。
1 “烧板”发生及其特征2014年下半年净化工序更改除钴工艺,由原来的锌粉两段高温锑盐除钴更改为β-萘酚除钴工艺。
除钴工艺的优化大幅降低了锌粉和蒸汽消耗,按年产10万吨锌计算,年生产成本节约近1000万。
但新工艺运行以来,电解工序先后出现4次阴极锌大面积“烧板”事故,“烧板”时间一般持续3-5天,最长可达半月之久。
这几次发生的“烧板”事故与过去都不同。
表现为阴极锌大面积针眼,背面发黑,透酸严重,电解槽内出现大量白色泡沫且厂房内酸雾很浓。
阴极锌的边缘和中间出现局部返溶。
在阴极锌板面的中间出现3-5厘米不等的窟窿,板面出现反复析锌,表面形成年轮状。
在未返溶部分,致密度非常好,板面光亮,熔铸直产率也比较高。
2 原因分析(1)由于烧板的初期存在针眼和透酸,因此,曾怀疑常规元素超标导致,于是对新液和废液内的常规元素进行分析。
从表1可以看出常规元素除氯根外都在合格范围内,特别是对电解影响比较大的砷、锑、锗等含量都比较低,氯根基本不会对阴极锌板面产生影响,因此,可以排出常规元素影响。
(2)排除常规元素后,我们将关注的重点落在系统内添加的有机物上。
且这几次的“烧板”与资料内介绍的有机物烧板特征相似,如阴极锌下部和边缘有返溶现象,现场酸雾突起,槽内沸腾泛白等[2]。
镀锌白钝化发生腐蚀的三大原因
文章摘自:北京电镀网
某电镀厂被客户退回一批三个月前加工的镀锌白亮钝化件,据退回件外观分析属电镀工艺上的问题。
笔者协助分析原因时,提出了如下的看法。
锌在大气条件下电极电位比铁负,当锌与铁组成锌铁腐蚀原电池时,锌作为阳极而腐蚀,铁作为阴极而受到保护。
但绝不可能在时隔三个月之间却被腐蚀成面目全非的如此地步。
这与现行的工艺有着密切的关系。
(1)除锈之前未经化学除油是原因之一。
一切机加工件表面都有油污,这层油污如酸洗前若不除去,绝不可能彻底地除去油污下的绣斑,绣斑除不尽将会阻碍锌离子在此放电沉积,如能沉上也只能是极薄的、多孔的、疏松的、结合力极差的,在这种镀层表面上遇到潮湿空气时必然会加速腐蚀。
(2)除锈之后直接进行电化学除油是原因之二。
锈斑都无法彻底除尽电化学除油又有何意义呢。
又因工件事先未经化学除油,工件表面必然有不少油污,这时不但污染电化学除油溶液,还有可能把电化学除油液随工件带到镀锌槽中去。
(3)酸洗之后又未见有洗刷是原因之三。
工件经酸洗之后,会遗留残渣、炭灰,这又如何能达到致密、平整、光亮镀层呢?(这点在退回的工件表面明显可见)从退回件的砂眼、盲孔、狭缝中遗留未洗净的溶液痕迹完全可以证明这一问题的存在。
厂方听笔者的分析也终于悟到了在管理上存在的不足,原本不同意返修的终于全部进行了返修。
镀锌产品钝化的原理镀锌是将钢件浸入含有锌离子的溶液中,使其在表面形成一层均匀、致密的锌合金层。
钝化是在锌层的表面形成一层保护性的氧化膜,使锌层具有更好的耐蚀性能。
钝化的主要原理是当锌与氧发生反应时,生成一层致密的氧化锌薄膜,该薄膜可以在一定程度上隔离空气和水分,减少锌在外界环境中的腐蚀速度。
下面将详细介绍镀锌产品钝化的原理。
1. 电化学原理:在镀锌过程中,首先将钢件作为阴极,与阳极的锌板之间形成电化学反应。
在电解液的作用下,阳极锌板上的金属锌被溶解成为锌离子,然后在钢件的表面沉积下来形成锌层。
在钝化的过程中,当锌的表面与氧气发生反应时,生成氧化锌薄膜。
电化学反应的过程主要是锌溶解和氧化锌的生成,锌离子与氧化锌在钢件的表面上相互转化。
2. 不均匀腐蚀原理:钢件表面形成的锌层有导电性,在外界环境中形成一个微小的电池。
当钢件表面的锌层破损或出现裸露时,锌与氧发生反应生成氧化锌。
钢件表面的锌层充当阳极,氧化锌薄膜充当阴极。
由于氧化锌的比锌还原电位高,所以氧化锌接受电子,还原成锌离子,从而发生锌层的不均匀腐蚀。
在这个过程中,锌层破损部位的锌溶解得相对较多,而周围的锌层则保护得较好。
从而形成锌层的不均匀腐蚀,进一步保护了钢件的表面。
3. 阴极保护原理:钢件表面镀锌后,形成的锌层具有良好的阴极保护性能。
因为锌的标准电位是-0.76V,比钢铁的标准电位-0.44V高。
当环境中出现腐蚀介质时,腐蚀介质在电位上比锌更容易和钢铁发生反应。
因此,腐蚀介质首先与锌层发生反应,而将钢件表面保护起来,使得钢件不易发生腐蚀。
这是镀锌产品具有较好耐蚀性的重要原因之一。
4. 微观结构变化原理:在镀锌过程中,锌与钢件表面的铁形成锌铁合金层。
在这个过程中,锌与钢中的铁发生固溶反应,形成致密的金属化合物层。
这种形成的金属化合物层在一定程度上阻止了环境中的氧气和水分对铁的腐蚀。
因此,镀锌产品的钢件表面形成的锌铁合金层也为锌层提供了额外的保护层。
锌和铁的腐蚀腐蚀是指金属表面受化学环境侵蚀而产生损坏的过程。
锌和铁是常见的金属材料,它们在不同的环境中会遭受不同程度的腐蚀。
本文将探讨锌和铁的腐蚀过程、腐蚀原因以及腐蚀保护方法。
一、锌的腐蚀锌是一种活泼的金属,它与空气中的氧气和水汽发生化学反应,产生锌氧化物。
这种氧化物可以形成一层紧密的锌氧化物膜来保护锌金属表面,从而减缓腐蚀的速度。
然而,在潮湿、酸性或碱性环境中,锌金属的腐蚀会加剧。
锌金属的腐蚀主要有以下几种形式:1. 统一腐蚀:锌表面均匀腐蚀,金属材料逐渐减薄;2. 局部腐蚀:锌表面的某个区域出现腐蚀,形成坑穴或凹陷,称为锌的点腐蚀,常发生在锌表面的缺陷或不均匀区域。
锌的腐蚀原因主要有以下几点:1. 酸性环境:酸性介质中,氢离子与金属表面产生反应,从而破坏金属晶体结构,导致锌的腐蚀加剧;2. 潮湿环境:湿度高的环境中,水分可以使金属表面形成电解质层,促进锌金属离子的产生;3. 高温环境:高温环境下,金属的腐蚀速率会加快,使锌金属更易于腐蚀;4. 化学物质侵蚀:有些化学物质,如氯离子、硫离子等,也会加速锌金属的腐蚀。
为了保护锌金属免受腐蚀的侵害,我们可以采取以下方法:1. 使用防腐涂料:在锌金属表面涂覆一层防腐涂料可以形成一道屏障,阻隔锌金属与外界环境的接触,从而延缓腐蚀的发生;2. 电镀防护:通过电镀方法在锌金属表面镀上一层具有抗腐蚀性的金属,如镍、铬等,形成保护层,提高锌金属的耐腐蚀能力;3.合金改性:将锌金属与其他合金元素进行合金化处理,可以提高锌金属的耐腐蚀性能;4. 控制环境:减少金属与有害化学物质接触的机会,如减少金属与酸性介质或潮湿环境的接触,可以有效减缓腐蚀过程。
二、铁的腐蚀铁是一种易于腐蚀的金属,在大气和水中容易形成铁氧化物,导致铁的腐蚀。
铁的腐蚀过程主要包括以下几个阶段:开始腐蚀、露天腐蚀、潮湿环境腐蚀、水蚀和长期腐蚀。
铁的腐蚀原因主要有以下几点:1. 腐蚀介质:含有氧气、水分、二氧化碳等的大气和水是铁腐蚀的主要介质;2. 环境因素:高温、湿度大、酸性和碱性环境等环境因素都会促进铁的腐蚀;3. 金属间腐蚀:当铁与其他金属接触时,在电化学和电子相互作用下,容易产生电池腐蚀。
锌块防腐原理锌块是一种常用的防腐材料,它具有良好的防腐性能,被广泛应用于钢结构、船舶、桥梁等领域。
那么,锌块是如何实现防腐的呢?下面我们就来详细了解一下锌块的防腐原理。
首先,锌块的主要成分是锌,它具有优异的阳极保护性能。
在大气、水和土壤等介质中,锌块会发生电化学反应,形成一层致密的氧化膜,从而阻隔了外界介质对基材的侵蚀。
这种氧化膜具有自修复能力,即使在受损的情况下,也能再次形成保护膜,延长了锌块的使用寿命。
其次,锌块的阳极保护作用是通过阳极和阴极之间的电流来实现的。
在金属腐蚀的过程中,阳极和阴极会产生电化学反应,形成电流。
而锌块作为一种优良的阳极材料,会释放出大量的电子,从而抑制了基材的腐蚀。
这种电流的产生和传输过程,是锌块实现防腐的重要机制之一。
此外,锌块还具有微电位差和均匀的电流密度分布。
由于锌块与基材之间存在微小的电位差,使得锌块能够更加有效地保护基材,减缓了腐蚀的速度。
同时,锌块释放的电流密度分布均匀,能够均匀地覆盖在基材表面,提高了防腐的效果。
总的来说,锌块的防腐原理主要包括形成致密的氧化膜、通过阳极保护实现防腐、微电位差和均匀的电流密度分布等方面。
这些原理相互作用,共同发挥作用,使得锌块能够有效地防止基材的腐蚀,延长了基材的使用寿命。
综上所述,锌块作为一种优秀的防腐材料,具有独特的防腐原理。
通过深入了解锌块的防腐原理,可以更好地应用于实际工程中,保护钢结构等基材,延长其使用寿命,确保工程的安全和可靠性。
希望本文能够对大家有所帮助,谢谢!(以上内容仅供参考,具体应用时请根据实际情况进行调整。
)。
电镀锌沉积速度影响因素| 锌是两性金属,易溶于酸,也易溶于碱,其氧化物和氢氧化物也是两性化合物。
锌在干燥的空气中较稳定,在潮湿空气与含有二氧化碳和氧的水中,表面上会生成一层致密的以碱式碳酸锌为主的覆盖膜,起到保护内部金属不再受腐蚀的作用,并可使钢铁基体受到电化学保护。
镀锌是一种防护能力较好,价格低廉,且操作简便,电镀过程易于实现的镀种,它是防止钢铁腐蚀的最广泛、最经济的措施。
在过程中要注意的细节很多,下面就由来总结一下可能影响镀锌层沉积速度的因素。
(1)前处理不彻底。
工件表面有,影响锌的正常沉积。
(2)导电不良。
电流在导线上消耗,分配到工件表面的电流过小。
(3)工件含碳量高。
高碳钢、铸铁件等会降低氢的析出电位,工件表面析氢加速,电流效率降低。
(4)工件绑扎过密。
镀锌时工件局部遭到屏蔽而导致镀层过薄。
(5)镀液温度偏低。
当镀液温度偏低时配送的电流密度相应降低,镀层的沉积速度也必然降低。
(6)镀液中氢氧化钠含量偏高。
氢氧化钠含量偏高时电流效率相应降低。
(7)镀液中添加剂含量偏低。
添加剂含量偏低会影响分散能力,镀层局部显得过薄。
(8)受镀件面积估算不足,施镀时配送的电流密度显得过小。
(9)工件悬挂方法不当,与锌阳极间距过大,应调整位置。
(10)工件过腐蚀。
降低氢的析出电位,工件表面析氢加速电流效率降低,从而影响锌的沉积速度。
应在酸洗溶液中加入适量的缓蚀剂,局部处氧化皮过厚先用机械法除去,酸洗过程中多作检查。
(11)阳极钝化。
有效面积减少,影响电流的正常分布。
(12)氢氧化钠含量偏低。
若氢氧化钠含量偏低时,电流密度提不高,阳极钝化。
锌合金腐蚀机理引言:锌合金是一种常用的金属材料,具有良好的耐腐蚀性能。
然而,在特定环境条件下,锌合金仍然会发生腐蚀现象。
本文将从锌合金腐蚀机理的角度进行探讨,以帮助读者更好地了解锌合金腐蚀的原因和防治方法。
一、锌合金的电化学性质锌合金具有良好的电化学性质,其电位比大多数金属更负。
在干燥环境中,锌表面会生成一层致密的氧化锌膜,起到很好的防腐蚀作用。
然而,当锌合金处于潮湿或酸性环境中时,氧化锌膜容易破坏,从而导致锌合金腐蚀。
二、锌合金的腐蚀类型锌合金腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀两种类型。
1. 化学腐蚀化学腐蚀是指锌合金与酸、碱等化学物质直接发生反应而导致的腐蚀现象。
在强酸或强碱环境中,锌合金表面的氧化锌膜会被腐蚀掉,暴露出锌基体,从而加速腐蚀的发生。
2. 电化学腐蚀电化学腐蚀是指锌合金与电解质溶液中形成的电池产生的电流作用下发生的腐蚀现象。
在电解质溶液中,锌合金表面的氧化锌膜会形成阳极区,而溶液中的金属离子则会形成阴极区,两者之间通过电流进行氧化还原反应,从而导致锌合金的腐蚀。
三、锌合金腐蚀的影响因素锌合金腐蚀的发生受多种因素的影响,主要包括环境因素和材料因素。
1. 环境因素(1) 湿度:湿度是影响锌合金腐蚀的重要因素,高湿度会加速腐蚀的发生。
(2) 酸碱度:酸性环境和碱性环境都会加速锌合金的腐蚀,特别是强酸和强碱。
(3) 氧含量:氧气会与锌合金发生氧化反应,导致腐蚀的发生。
2. 材料因素(1) 合金成分:不同的锌合金成分不同,其腐蚀性能也会有所差异。
(2) 表面处理:不同的表面处理方式可以改变锌合金的表面性质,从而影响腐蚀的发生。
(3) 缺陷:锌合金表面的缺陷,如裂纹、气孔等,会成为腐蚀的起始点。
四、锌合金腐蚀的防治措施为了有效防止锌合金的腐蚀,可以采取以下措施:1. 表面处理:通过电镀、镀锌等方式,在锌合金表面形成一层保护膜,提高其耐腐蚀性能。
2. 使用防蚀剂:在锌合金表面涂覆一层防蚀剂,形成一层保护膜,防止腐蚀的发生。
锌的电积-杂质在电积过程中的行为及质量控制在阴极上放电的杂质离子在阴极区,杂质对电解过程的影响主要取决于它们的析出电位和氢在其上的超电压。
所有能够在阴极上放电的离子都有一个共同点,即它们的析出电位总比锌正,有些杂质的还原电位是正值,有的虽然和锌一样也是负值,但绝对值比较小。
虽然这些杂质都能够在阴极析出,并给电解生产造成不利的影响,但是,不同杂质所造成的影响却不完全相同。
造成这种差异的主要原因是氢与不同金属的结合力存在着很大的差别,因此,可以根据氢在其上超电压的大小及氢化物的稳定程度将这类杂质分为以下三组。
A 铅、镉、锡、铋等金属离子铅和镉离子经常存在于工业锌电解液中,而锡和铋则不多见,只有在某些特殊情况下才会进入溶液。
杂质铅主要来自阳极板,而镉则来自精矿。
当溶液中的这些杂质离子浓度很高时,会由于锌和这些杂质金属组成微电池而有加大锌的溶解趋势。
B 钴、镍、铜等金属离子这几种金属的共同点是氢在其上析出时的超电压都不同。
由于它们也是属于析出电位较锌为正的这一类杂质,因而按照热力学规定,它们将在阴极上较锌先析出,这点是和第一组铅、镉、锡、铋等金属的沉积情况相似。
但是,它们在阴极表面上沉积下来之后,金属锌却不会在其上析出而将它们加以覆盖。
在这类杂质沉积的地方只会发生氢的放电。
这是由于氢在这里析出的超电压较低,其析出电位比锌的放电电位高(负数绝对值较小)的缘故。
如果电解液中存在着一定浓度的这类杂质,就会给电解过程造成很大的干扰,这时在阴极片上将出现各种各样的孔洞,产生烧板现象。
C 锗、砷、锑等杂质元素这组杂质元素具有前两组元素所没有的独特行为,它们在阴极上放电后能生成氢化物,并且,这些氢化物易于分解和挥发气体。
锗是正电性金属,因而它易于在阴极上放电沉积,又由于氢在其上析出的超电压不高,所以继之而来的将是氢离子的放电,同时产生活性氢原子,这两种原子进一步结合就生成了锗化氢气体。
如果锗化氢在形成后能像氢气和氧气那样立即逸出,就不会给电解作业带来多大的危害,因为工业电解液中锗的含量一般都是非常微小的。
降低电积锌直流电耗分析传统的湿法炼锌过程中,电积能耗直接影响冶炼的生产本钱。
锌电积直流电耗受各种因素影响,联系当前生产实践分析了这些影响因素,并提出了相应的解决方法及节电措施。
湿法炼锌是在低温〔25-250℃〕及水溶液中进展的冶金过程。
目前,世界上锌产量的 80%以上都是承受湿法工艺生产的。
在湿法炼锌工艺中,电积是主要的耗电工序,其电耗占整个工艺能耗的 70%以上,因此,降低电积电耗,对于湿法炼锌厂降低生产本钱有着乐观的意义。
锌电积电耗锌电积电耗主要包括沟通电耗和直流电耗 2 局部。
沟通电耗主要发生在循环酸泵、冷却塔风机、掏槽真空泵等机械设备上,其在锌电积系统中占总能耗的比例仅为 3%-4%,因此,电积电耗以直流电耗为主。
在锌电积过程中,析出1t 阴极锌需要的电能为:W=U×103/Q·η〔1〕式中 W-直流电耗,kW·h/t;U-槽电压 V,η-电流效率%,q-锌的电化当量, 1.219.5g。
A·h)。
从。
1)式可以看出,锌电积电耗与槽电压成正比,与电流效率成反比。
因此,要降低锌电积电耗,必需降低槽电压或提高电流效率。
锌电积的节能措施降低槽电压槽电压对锌电积的电能消耗有重要影响。
电积过程中槽电压的状况见表 1由表 1 可以看出,一个电解槽的电压降〔U〕由硫酸锌分解电压〔U 分〕。
电积液电阻电压降〔U 液〕。
阴、阳极电阻电压降〔U 极〕。
接触点上电压降〔U 接〕。
阳极泥电压降〔U 泥〕阳极泥等 5 项组成即:U=U 分+U 液+U 极+U 接+U 泥。
〔2〕式〔2〕说明,通过降低分解电压和电阻电压,可以降低槽电压。
降低硫酸锌的分解电压硫酸锌分解电压由理论分解电压。
E 理〕、阴极超电压〔η阴〕和阳极超电压〔η阳〕组成,如下式:+η η-+ η-+ U= [E o (0 2.303RT 2.303RT ) 1ga (OH ) (O )] [E o (Zn ) 1ga (Zn 2+ ) (Zn ) =2 F 2 F [E o (O 2.303RT 2.303RT ) 1ga (OH )] [E o (Zn ) 1ga (Zn 2+ )] (O ) +η(ZN ) 。