电镀锌铁合金工艺
电镀锌铁(钒)合金电镀添加剂的选择
电镀锌铁(钒)合金电镀添加剂的选择在镀液中加入适量的添加剂，一般对金属的平衡电位影响很小，但对金属的极化往往有较大的影响。
添加剂在阴极表面可能被吸附或形成表面配合物，对阴极反应常具有明显的阻化作用。
一种添加剂可能会对某种金属的电沉积起作用，而对另一些金属的电沉积无效。
因此，在镀液中加入适当的添加剂(包括配位剂、光亮剂等)，也是在阴极上实现共沉积的有效方法之一。
要在氯化钾镀锌液中形成具有良好外观的锌铁(钒：合金镀层，添加剂是关键因素之一。
在电镀液中添加特殊添加剂是一种简便而有效地提高整平性能和细化结晶的良好方法。
添加剂在阴极高电流密度处的吸附和还原，可以有效地抑制高电流密度处的金属被还原，即可以有效地抑制高电流密度处金属的沉积速度，从而达到正整平作用。
因此，性能优良的添加剂不仅要有好的整平作用，还要求分解产物愈少愈好。
为了能在活性的结晶生长点上抑制结晶的生长，促进晶核的形成，大多电镀界同仁都认为在镀液中添加可以在结晶生长点上选择性吸附的有机添加剂是不可或缺的[5]。
对锌铁(钒)合金添加剂的初步筛选也是基于此理。
增大阴极极化一般采用配位剂或表面活性物质(即广义上的表面活性剂)。
采用表面活性剂的最大优点是用量较少、成本低，而且由于表面活性剂是吸附在电极表面的，溶液中主要还是电解质简单离子。
笔者研究的R·G--618添加剂采用了易于生物降解的直链式表面活性剂，对环境友好，符合清洁生产要求，废水处理简单。
R·G一618添加剂中的表面活性剂不仅有足够的表面活性，而且还有宽的吸附电位范围，其中的载体添加剂在被吸附后有较强的增大极化作用。
锌铁(钒)合金添加剂由R·G一618光亮剂和R·G一618配位剂组成。
1．载体添加剂氯化钾镀锌铁(钒)合金基础液中没有任何添加剂时，所得镀层粗糙、疏松，呈海绵状。
要获得结晶细致的光亮镀层，需有良好的添加剂与相应配位剂的协同作用。
因此，添加剂的质量是决定镀层质量的重要因素之一。
铁系锌基合金电镀
铁系锌基合金电镀Document number : PBGCG-0857-BTDO-0089-PTT1998铁系锌基合金电镀1研究及应用现状目前，在钢铁上广泛使用的防护性镀层主要是镀锌。
钢铁基体上的镀锌层，属于阳极性镀层，对基体具有电化学保护作用,因此能有效地防止钢铁的腐蚀，电镀锌在表面处理方面占有重要的地位，约占总电镀量的60%左右。
随着科学技术和现代工业的发展，对防护性镀层的质量要求也越来越高，传统的电镀锌层已不能完全满足要求。
近十多年来,电镀锌基合金的研究与应用越来越广泛。
锌基合金一般指以锌为主要成分并含有少量其它金属的合金［1］。
已用于生产的二元锌基合金有:Z n Ni、Z n Co、Z n Fe、Z n M n、2n P、Z n C r s 2n S n s Z n Ti 等,它们的共同特性是具有比单一锌镀层更良好的防护性能。
其中研究较多，且应用比较广泛的主要是锌和铁族金属形成的合金，即Z n Ni、Zn Co、Zn Fe［2］。
由于铁族金属的原子结构和性能相近沱们与锌形成合金的共沉积特性也很相似。
从电极电位来看,铁族金属的电位比锌正得多，但在其沉积时，锌比铁族金属容易沉积,这种沉积称为异常共沉积［2 ~ 5］。
其特点为:当锌与铁族金属在阴极表面共沉积时, 随着阴极表面H2的析出，使表面p H值升高，首先在阴极表面生成了氢氧化锌胶体薄膜,致使铁族金属离子在阴极表面受到抑制而难以沉积，于是锌在阴极表面优先析出。
在二元合金中，以Z n N i合金的耐蚀性最佳。
Z n N i合金镀层在保护钢铁件方面具有突出的优点，耐蚀性比锌镀层高7 ~ 10倍，且没有氢脆,经彩色钝化后Z n N i合金的外观可保持10年不变［3］o 80年代就已开始了Z n N i合金电镀的研究，最先在日本和德国获得成功。
Z n N1合金电镀技术已在汽车工业上获得了广泛的应用，也应用在航空、航天、轻工、家电等行业［6］,但在国内其发展极为缓慢，直到20世纪90年代,国内对锌镰合金电镀工艺才进行了广泛的研究,虽然获得了实际应用，但总的应用规模还很小。
镀锌钢板的标准
镀锌钢板的标准镀锌钢板的标准镀锌钢板是为防止钢板表面遭受腐蚀，延长其使用寿命，在钢板表面涂以一层金属锌，这种涂锌的薄钢板称为镀锌板。
镀锌是一种经常采用的经济而有效的防腐方法。
全世界锌产量的一半左右均用于此工艺[分类和用途]按生产及加工方法可分为以下几类：a) 热浸镀锌钢板。
将薄钢板浸入熔解的锌槽中，使其表面粘附一层锌的薄钢板。
目前主要采用连续镀锌工艺生产，即把成卷的钢板连续浸在熔解有锌的镀槽中制成镀锌钢板；b) 合金化镀锌钢板。
这种钢板也是用热浸法制造，但在出槽后，立即把它加热到5 00℃左右，使其生成锌和铁的合金被膜。
这种镀锌板具有良好的涂料的密着性和焊接性。
c) 电镀锌钢板。
用电镀法制造这种镀锌钢板具有良好的加工性。
但镀层较薄，耐腐蚀性不如热浸法镀锌板；d) 单面镀和双面差镀锌钢板。
单面镀锌钢板，即只在一面镀锌的产品。
在焊接、涂装、防锈处理、加工等方面，具有比双面镀锌板更好的适应性。
为克服单面未涂锌的缺点，又有一种在另面涂以薄层锌的镀锌板，即双面差镀锌板；e) 合金、复合镀锌钢板。
它是用锌和其他金属如铅、锌制成合金乃至复合镀成的钢板。
这种钢板既具有卓越的防锈性能，又有良好的涂装性能。
除上述五种外，还有彩色镀锌钢板、印花涂装镀锌钢板、聚氯乙烯叠层镀锌钢板等。
但目前最常用的仍为热浸镀锌板。
镀锌钢板按用途又可分为一般用、屋顶用、建筑外侧板用、结构用、瓦垄板用、拉伸用和深冲用等镀锌钢板。
主要生产厂及进口生产国家：a) 国内：武汉、鞍钢、宝钢及广东等；b) 国外：日本、德国、俄罗斯、法国等。
[尺寸规格]有关产品标准都列明镀锌板推荐的标准厚度、长度和宽度及其允许偏差。
可查阅最后一节中所提供的有关产品标准。
[外观]（1）表面状态：镀锌板由于涂镀工艺中处理方式不同，表面状态也不同，如普通锌花、细锌花、平整锌花、无锌花以及磷化处理的表面等。
德国标准还规定有表面级别。
（2）镀锌板应具有良好的外观，不得有对产品使用有害的缺陷，如无镀、孔洞、破裂以及浮渣、超过镀厚、擦伤、铬酸污垢、白锈等。
镀锌理论知识
电镀锌关键词：镀锌,电镀锌,冷镀锌在盛有镀锌液的镀槽中，经过清理和特殊预处理的待镀件作为阴极，用镀覆金属制成阳极，两极分别与直流电源的正极和负极联接。
镀锌液由含有镀覆金属的化合物、导电的盐类、缓冲剂、pH调节剂和添加剂等的水溶液组成。
通电后，镀锌液中的金属离子，在电位差的作用下移动到阴极上形成镀层。
阳极的金属形成金属离子进入镀锌液，以保持被镀覆的金属离子的浓度[1]。
在有些情况下，如镀铬，是采用铅、铅锑合金制成的不溶性阳极，它只起传递电子、导通电流的作用。
电解液中的铬离子浓度，需依靠定期地向镀液中加入铬化合物来维持。
镀锌时，阳极材料的质量、镀锌液的成分、温度、电流密度、通电时间、搅拌强度、析出的杂质、电源波形等都会影响镀层的质量，需要适时进行控制。
一、电镀锌概述电镀锌也叫冷镀锌，就是利用电解原理，在制件表面形成均匀、致密、结合良好的锌镀层的过程。
与其他金属相比，锌是相对便宜而又易镀覆的一种金属，属低值防蚀电镀层，被广泛用于保护钢铁件，特别是防止空气氧化腐蚀，并用于装饰。
二、电镀锌的分类目前,国内按电镀溶液分类, 电镀锌可分为四大类:1．氰化物镀锌采用此工艺电镀后,产品质量好,特别是彩镀,经钝化后色彩保持好。
2．锌酸盐镀锌:3．氯化物镀锌4．硫酸盐镀锌三、电镀锌的三大环节1．电镀前处理电镀前处理,是进行电镀的基础,也是保证产品质量的关键.电镀前未将被镀覆基体处理到规定的要求,即使有良好的电镀溶液,适当的电镀参数和很好的调控电镀参数的设备以及技术高超的人员,也不可能获得符合质量要求的电镀层.电镀前不仅要除去基体金属上存在的油脂和影响镀层附着力和其它质量要求的外来物,也要除去其表面氧化物,使其表面具有规定的清洁度和一定的活度,以保证镀层与基体牢固结合,有时根据所要求的电镀层的外观,还要进行一些其它特殊的电镀前处理.2．电镀过程控制电镀锌金属或构件的使用条件和使用寿命与电镀层厚度有着密切的关系.使用条件越严格和使用寿命越长,所要求的电镀锌层应越厚.不同的产品,要根据使用的具体环境(温度、湿度、降雨、大气成分等)确定预期的使用寿命的电镀层厚度,盲目的加厚会造成各种浪费.但如果厚度不足,又会达不到预期的使用寿命要求不同的生产厂家,依据自己设备状况,在确定镀种的情况下,首先要编制一套较完整合理的工艺流程,明确电镀参数,控制电镀液浓度,进行规范操作.3．镀后处理为使镀件增强防护性能、装饰性及其他特殊目的而进行的（钝化、热熔、封闭和除氢等）电镀后置处理.镀锌后,一般要进行铬酸盐钝化,或其它转化处理,形成相应类型的转化膜.是保证镀后质量的关键工序之一.钝化后最好还应进行老化处理(烘箱内70~80oC).钝化可分为以下几种形式:彩钝:适用于锌酸盐镀锌,钝化后零件表面为红、绿色,略带黄(Cr+6红色,Cr+3绿色),不能出现紫色(出现后说明钝化膜层疏松),最简单的方法是用手指在零件表面往复磨擦几次,不能有变(掉)色现象.兰白钝:由于钝化液中的氟化物随时间加长而逐渐下降,因此,零件表面兰色就会逐渐变浅,同一个班生产的工件色泽保持不好.所以钝化过程中要严控,并注意厚度.银白钝:不随时间变化而变化,色泽保持一致性好.一、镀锌概述锌易溶于酸，也能溶于碱，故称它为两性金属。
热镀锌生产工艺流程
热镀锌生产工艺流程
《热镀锌生产工艺流程》
热镀锌是一种常用的防腐处理方式，特别适用于钢铁制品。
通过在钢铁制品表面镀上一层锌，可以有效防止产品在潮湿环境下发生腐蚀。
以下是热镀锌生产工艺流程的详细介绍。
首先，需要准备好要进行热镀锌处理的钢铁制品。
这些制品首先要进行酸洗处理，以去除表面的油污和锈迹，同时也能有效刺激制品表面与锌涂层之间的结合力。
接下来，制品需要进行热浸镀前处理，包括浸泡在热浸镀前溶液中，然后通过风干或热干燥，以使制品表面适于热浸镀。
接下来是热浸镀锌处理。
钢铁制品被浸入预热至约450°C的镀锌槽中，通常使用的镀锌材料为纯锌。
在槽中，制品与液态锌发生反应，形成一个均匀的锌涂层。
镀锌时间的长短取决于制品的材质和尺寸。
热浸镀锌完成后，需要进行后处理。
这一步骤主要是为了检查镀层的质量，包括均匀性、附着力和厚度。
同时，还需要进行表面处理，包括清洗、烘干和包装。
整个生产工艺流程中需要注意的是，操作人员需要严格遵守安全操作规程，以免发生意外。
同时，设备的维护保养也十分重要，保证设备的正常运转，以确保产品的质量。
总的来说，热镀锌生产工艺流程涉及多个环节，包括前处理、
热浸镀锌和后处理，每个环节都需要严格控制，以确保最终产品的质量。
同时，有效的安全管理和设备维护也是保证生产流程顺利进行的重要因素。
镀锌工艺流程
、电镀锌概念电镀锌：就是利用电解，在制件表面形成均匀、致密、结合良好的金属或合金沉积层的过程。
与其他金属相比，锌是相对便宜而又易镀覆的一种金属，属低值防蚀电镀层，被广泛用于保护钢铁件，特别是防止大气腐蚀，并用于装饰。
镀覆技术包括槽镀（或挂镀）、滚镀（适合小零件）、自动镀和连续镀（适合线材、带材）。
二、电镀锌分类目前，国内按电镀溶液分类，可分为四大类：1 •氰化物镀锌由于（CN）属剧毒，所以环境保护对电镀锌中使用氰化物提出了严格限制，不断促进减少氰化物和取代氰化物电镀锌镀液体系的发展，要求使用低氰（微氰）电镀液。
采用此工艺电镀后，产品质量好，特别是彩镀，经钝化后色彩保持好。
2 •锌酸盐镀锌此工艺是由氰化物镀锌演化而来的。
目前国内形成两大派系，分别为：a）武汉材保所的“DPE系列；b）广电所的“ DE系列。
两者都属于碱性添加剂的锌酸盐镀锌，PH值为12.5~13采用此工艺，镀层晶格结构为柱状，耐腐蚀性好，适合彩色镀锌。
注意：产品出槽后一＞水洗一＞出光（硝酸+ 盐酸）一＞水洗一＞钝化一＞水洗一＞水洗一＞烫干—＞烘干一＞老化处理（烘箱内80~90C。
3 •氯化物镀锌此工艺在电镀行业应用比较广泛，所占比例高达40%钝化后（兰白）可以锌代铬（与镀铬相媲美），特别是在外加水溶性清漆后，外行人是很难辩认出是镀锌还是镀铬的。
此工艺适合于白色钝化（兰白，银白）。
4 •硫酸盐镀锌此工艺适合于连续镀（线材、带材、简单、粗大型零、部件），成本低廉。
三、电镀锌工艺1. 电镀锌工艺流程以镀锌铁合金为例，工艺流程如下：化学除油—热水洗—水洗—电解除油—热水洗—水洗—强腐蚀—水洗—电镀锌铁合金—水洗—水洗—出光—钝化—水洗—干燥。
2. 电镀锌镀液配制镀液的配制（以IL为例）：（1）在镀槽内先加入1/3体积的纯净水；（2）用1/3的纯水溶解氢氧化钠（溶解时会发热，必须小心）;（3）用少量的水将氧化锌调成糊状，然后加入较多的纯水，充分搅拌。
锌铁合金和镀锌的区别
锌铁合金和镀锌的区别锌铁合金和镀锌是两种常见的防腐涂层材料，在防止金属腐蚀方面发挥着重要的作用。
虽然它们在外观上可能看起来相似，但它们的组成、制作过程和性能特点存在一些差异。
本文将详细讨论锌铁合金和镀锌的区别，帮助读者更好地理解它们的不同之处。
一、锌铁合金介绍锌铁合金是一种由锌和铁相互溶解形成的合金材料。
它由两种主要成分组成，即锌和铁，通常锌的含量在10%至45%之间，铁的含量在剩余部分。
锌铁合金可以通过热浸镀、热喷涂或者机械混合等方法制备。
锌铁合金具有良好的腐蚀抵抗性能和机械性能，广泛应用于汽车零部件、建筑结构和电信设备等领域。
二、镀锌介绍镀锌是一种将锌金属层镀在钢铁表面的工艺过程。
它通常通过热浸镀或者电镀的方式进行。
在热浸镀过程中，将预先清洗和处理的钢铁浸入熔融的锌液中，使锌与钢铁表面发生化学反应，形成锌铁合金层。
而电镀则是通过电化学反应，在钢铁表面附着上一层纯锌金属。
镀锌能够有效地保护钢铁材料，延长其使用寿命，并且能够提供良好的装饰效果。
三、锌铁合金和镀锌的区别1. 组成成分：锌铁合金的主要成分为锌和铁，而镀锌主要由纯锌金属组成。
2. 制备工艺：锌铁合金可以通过热浸镀、热喷涂或者机械混合等方法制备，而镀锌则可以通过热浸镀或者电镀等工艺制备。
3. 防腐性能：锌铁合金相对于镀锌具有更高的防腐能力。
由于锌铁合金中锌的含量较高，能够提供更强的防腐保护，延长材料的使用寿命。
4. 机械性能：锌铁合金相对于镀锌具有更好的机械性能。
由于锌铁合金的成分中含有铁，因此其硬度和强度要优于纯锌镀层。
5. 外观效果：镀锌一般具有均匀亮丽的金属光泽，而锌铁合金则往往不具备如此艳丽的外观效果。
6. 应用范围：锌铁合金主要应用于汽车零部件、建筑结构和电信设备等需要更高防腐能力的领域。
而镀锌则常被应用于装饰、家电和管道等领域。
通过以上几个方面的比较，我们可以发现锌铁合金和镀锌具有一些明显的区别。
锌铁合金具有更高的防腐能力和机械性能，适用于对防腐要求较高的环境。
电镀锌原理及工艺流程
常温
20-30秒
出光 清洗 钝化
2g/L
常温 10-20°C 常温
15-30秒 20秒 7-15秒
热水烫干
清水
≤70°C
10-20秒
烘干
烤箱
80-90°C
10-15秒
3.电镀锌影响因素 (1)锌含量的影响 镀层中铁含量高。 (2)氢氧化钠的影响 (3)铁含量的影响 (4)光亮剂的影响 (5)温度的影响 积速度慢。 (6)阴极移动的影响 必须采用阴极移动。移动太快，高电流密度区镀层粗糙； 太慢，可能产生气流，局部无镀层。 氢氧化钠含量太高时，高温操作容易烧焦；氢氧化钠含 铁含量太高，镀层中铁含量高，钝化膜不亮；铁含量 ZF-IOOA太高，镀层脆性大；太低，低电流区域无镀层，钝 锌含量太高，光亮范围窄，容易获得厚的镀层，镀层中铁 含量降低；锌含量太低，光亮范围宽，要达到所需的厚度需要较长的时间，
清洗
清水
常温
20-30秒
清洗
清水
常温
20-30秒
镀锌
ZnCl KCl H3BO3 添加剂 电流密度
60-80g/L 180-230 g/L 25-35 g/L 15-25mL/L 3-4A/dm2
5-60°C
时间服从厚度
达到规定厚度
清洗
清水
常温
20-30秒
清洗
清水 WX－2(银白) WX－1（蓝白） 清水 LP-93彩钝剂A 2g/L PH：1-1.4
镀锌
5-35°C
Hale Waihona Puke 时间服从厚度达到规定厚度
清洗 清洗 出光 清洗 钝化 热水烫干 烘干
清水 清水
常温 常温
20-30秒 20-30秒 15-30秒 20秒 10-20秒 10-20秒 10-15秒
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电镀锌铁合金工艺(2007-01-04 17:14:36)转载▼分类：商业资料人们通过研究得到不同合金比例的性能各异的锌铁合金镀层。
锌铁合金镀层中铁的质量分数10%～20%时,镀层的抗斑点腐蚀和抗孔隙腐蚀性能最好;铁的质量分数80%～90%的高铁合金镀层抗蠕变、耐水、涂装性能较好。
锌铁合金具有比锌镀层更好的防护性和上漆性,优良的加工性能及可焊性能,成本较低。
其耐蚀性是纯锌的5～20倍,硬度在110～130ＨＶ。
因此,在汽车、家用电器工业得到广泛应用,并进行大量研究,目前已有许多专利应用于生产。
镀液类型目前研究应用的锌铁合金镀液主要有3类:硫酸盐体系,镀层中铁含量高,难以钝化,通常要采用磷化和涂有机膜层以提高耐蚀性;碱性锌酸盐体系,镀层中铁的质量分数0.4%～1.0%,由于镀层中铁的质量分数比较低,故可以进行常规的钝化,从而提高耐蚀性;氯化物镀液体系,镀层中铁的质量分数<1%,耐蚀性好。
另外,焦磷酸盐体系、甲醇溶液体系、低毒性的乙酸溶液体系也有研究应用。
添加剂3.1络合剂Ｆｅ3+、Ｆｅ2+的氢氧化物溶度积极低,在碱性镀液中铁不能以简单水合离子状态存在于强碱性镀液中。
可供选择的络合剂有醇胺,如单乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺;胺基羧酸盐,如1、2 二胺基环己四醋酸盐、腈三乙酸盐、乙二胺四醋酸盐;聚胺类,如乙烯二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺;羟基羧酸盐,如柠檬酸盐、酒石酸盐、葡糖酸盐;乙醇酸盐多元醇,如三梨醇、季戊四醇、硫脲等。
在酸性镀液中,常规络合剂有柠檬酸、葡糖酸、酒石酸、抗坏血酸、马来酸、己二烯二酸、戊二酸、谷氨酸、醇酸、天门冬氨酸及其碱金属盐。
另外,氨三乙酸、乙二胺四乙醇、乙二胺四乙酸及其盐也是合适的络合剂。
3.2表面活性剂在碱性锌酸盐镀液中,表面活性剂可以增加阴极极化,合金镀层晶粒细化、致密。
如有机胺环氧氯丙烷、胺与表卤代醇化合物、芳香醛类。
3.3光亮剂3.3.1糊精与洋茉莉醛配伍在氯化物镀液中使用糊精与洋茉莉醛配伍。
通过极化曲线测量,糊精、洋茉莉醛单独添加时,没有极化作用。
用小幅度三角波电位扫描测定双电层电容,只有两者同时存在时能降低双电层电容。
这是因为糊精是表面活性剂,吸附性强,而洋茉莉醛是小分子,较容易活动,它以侧卧的方式排列在糊粮链之间。
由于两者都含有可能形成氢键的基团,能以氢键形式相互作用。
导致基体表面空隙大为减少,双电层厚度增加,双电层电容下降,金属离子放电困难,过电位增大,晶粒细化,由此而得到镜面的镀层。
Ｚｎ2+与ＴＥＡ形成较为松散的络合物,利用Ｚｎ2+的放电沉积。
ＴＥＡ0.1ｍｏｌ/Ｌ时,沉积速率最大。
3.3.2氨基丙酸及其聚合物弱酸性氯化物硫酸盐电镀锌铁合金工艺所用光亮剂为β 氨基丙酸及其聚合物,实例中采用聚[Ｎ(2 羟基乙基)次氮基(乙基丙酸盐)。
3.3.3胺与表卤烃反应产物在碱性锌酸盐镀液中,添加1～5ｇ/Ｌ胺与表卤烃反应产物,如二乙烯三胺与表氯醇的反应产物及配合芳香醛,作为光亮剂。
3.3.4糖精、萘磺酸与甲醛聚合物在硫酸盐镀液中,加入光亮剂糖精、萘磺酸、萘二磺酸、萘三磺酸与甲醛的聚合物。
糖精的添加不仅能提高镀层的光亮度,而且影响镀层铁含量,从而提高镀层的延展性和结合力。
3.4晶粒细化剂锌铁合金镀层钢板表面细微颗粒突起,其根源并非氢氧化铁沉淀,而是可溶性铁阳极氧化铁铁锈所致。
美国专利介绍添加聚乙烯二醇作为晶粒细化剂,可有效改善镀层表面状况。
影响镀层中铁含量的因素4.1金属浓度比在硫酸盐镀液中,操作条件和金属总浓度不变,改变Ｆｅ2+/[Ｆｅ2++Ｚｎ2+]的浓度比,则随镀液中铁含量的增加,镀层中铁含量增加,但不成比例关系。
在氯化物镀液中,金属总浓度不变,[Ｆｅ2+]/[Ｚｎ2+]增大,镀层中铁含量增加,并遵守异常共沉积规律。
当[Ｆｅ2+]/[Ｚｎ2+]为0.076～0.10时,锌铁合金镀层中铁的质量分数在0.3%～0.5%的最佳范围。
提高金属总浓度,锌在镀层中含量增加。
柠檬酸是Ｆｅ2+的络合剂,又是Ｚｎ2+的络合剂,但与Ｆｅ2+优先络合。
当[Ｃ6Ｈ5Ｎａ3Ｏ7]/[ＦｅＣｌ2]摩尔比小于1时,增加柠檬酸钠含量,铁离子络合量增加,镀层铁含量降低;继续增加柠檬酸钠含量,锌离子开始与柠檬酸根络合,因而,锌离子的析出电位增加,镀层中铁含量相应增加。
柠檬酸钠允许范围较宽,但大于17ｇ/Ｌ时,镀层粗糙毛刺多,并生成柠檬酸锌沉淀。
在弱碱性焦磷酸盐镀液,Ｆｅ3+/(Ｆｅ3++Ｚｎ2+)与铁含量的提高几乎成线性关系。
在硫酸盐镀液中,[Ｆｅ2+]/[Ｚｎ2+]摩尔比小于1时,镀层光亮区较窄,且高电流端出现毛刺。
随着[Ｆｅ2+]/[Ｚｎ2+]比值提高,高端毛刺减少至消失,光亮范围扩大,[Ｆｅ2+]/[Ｚｎ2+]摩尔比1. 38时最佳。
4.2ｐＨ值在硫酸盐镀液中,镀层中铁含量随着镀液ｐＨ值的上升而增加,但变化程度依ｐＨ值不同而不同,在电极表面附近,镀液ｐＨ值升高,在阳极区会有铁的氢氧化物产生,这种产物象添加剂一样吸附在电极表面,形成一层膜,从而抑制锌的沉积,使镀层的含铁量增加。
而铁的氢氧化物的稳定性又与该膜在溶液中的ｐＨ值有关。
在ｐＨ<4的范围内,铁的氢氧化物的溶解度随着ｐＨ值降低而增大;而ｐＨ值4～8之间,这种物质具有较好的稳定性。
因此,当镀液ｐＨ值1时,阴极表面不容易形成铁的氢氧化物膜,镀层含铁量低。
ｐＨ值在小于4的范围内增大,阴极区ｐＨ值增大,有利于电极表面形成铁的氢氧化物膜,阻碍锌的析出,镀层中铁含量明显增加。
由于ｐＨ值的升高会同时引起镀液中三价铁离子含量增加,在ｐＨ值1.5～3.5范围内,镀层中含铁量的增加幅度比较缓慢。
在此镀液中,ｐＨ值由1.0上升为2.5时,镀层中铁的质量分数由5%上升至25%。
氯化物镀液ｐＨ值升高,镀层铁含量增多。
在ｐＨ值2.0～3.0范围内可获得彩色钝化良好的镀层。
高于上限时,[ＯＨ-]上升,在阴极表面有氢氧化物生成,抑制锌沉积,镀层铁含量增多;ｐＨ值低于下限时,镀液酸度增大,阳极溶解加快,镀层锌含量相对增多,铁含量减少。
在不同ｐＨ值镀液中得到的镀层,彩色钝化后,ｐＨ值低于下限时钝化层发黑,高于上限时钝化层表面出现蓝带。
只有ｐＨ值在3左右,彩色钝化膜色泽最佳。
ｐＨ值增加,镀层铁含量增加。
但ｐＨ值超过5.0时,镀层铁含量反而下降。
这是由于ｐＨ值低时,Ｆｅ2+与柠檬酸根形成酸式络合物ＦｅＨＣｉｔ(ｌｇβ=19.1)和[ＦｅＨＣｉｔ]+(ｌｇβ=24.2),它们的累积稳定常数都很大,因而铁含量低,ｐＨ值高,络合物转变为[ＦｅＣｉｔ]-(ｌｇβ=15.5),累积稳定常数较小,铁含量增加,ｐＨ值达到5.0左右,Ｆｅ2+与柠檬酸根副反应系数大于Ｚｎ2+与柠檬酸根副反应系数。
镀层铁含量降低,ｐＨ值应控制在4.0～4.8。
4.3电流密度电流密度是影响合金镀层中各金属含量、镀层性能、氢过电位及电耗的重要因素之一。
阴极电流密度的增加,阴极极化增加,镀层中铁含量增加,镀层细致光亮。
当电流密度低于下限时,阴极极化作用较小,镀层结晶粗糙,光亮度低;当电流密度高于上限时,沉积速率加快,阴极区Ｈ+放电速率加快,阴极附近金属离子减少,氢气大量析出,使金属的碱盐夹杂在镀层中,抑制了镀层的沉积,使铁含量相对增加,镀层发黑。
4.4温度通常情况下,槽液温度升高合金镀层中的电位较正的金属比例提高,但在电镀锌铁合金中,温度对较负电位的金属电离度和离子活度影响较大,表现在随着操作温度的升高,镀层中锌含量相对增加,而铁含量相对减少。
原因在于升高温度能降低浓差极化,增加离子的扩散速度,使阴极附近生成的氢氧化物薄膜遭到破坏,从而加速锌层沉积。
锌层沉积时如添加剂吸附于阴极表面,抑制铁的析出,使镀层中含铁量相对减少,同时升高温度还防止和消除阳极钝化,加快阳极溶解,使镀液中锌离子浓度相对增加,致使镀层中含铁量相对减少。
从镀层的外观看,光亮度随温度升高而降低,原因可能是电镀液温度升高会使阴极极化作用降低,镀层结晶变粗,温度的升高破坏了添加剂的整平作用。
4.5脉冲电流脉冲电流和直流电镀得到的锌铁合金中铁含量接近,质量分数约为5.1%～7.4%。
脉冲电流参数对合金沉积化学组成影响很小,而且相组成基本上都是η相,与占空因数无关,尤其是在高频(ｆ>10Ｈｚ)范围内。
只有当ｆ<10Ｈｚ的低频范围内,合金才出现ζ相和η相共存,脉冲频率对电沉积锌铁合金镀层的相结构有一定影响。
脉冲电镀镀层的组织结构随脉冲频率改变明显不同,低频时的择优取向面是(101)面,随频率提高,(101)晶面的衍射强度下降,而(112)晶面的衍射强度则不断提高。
当频率ｆ=100Ｈｚ时,(112)晶面的相对衍射强度高达98%,成为高择优面。
改变脉冲频率可电沉积出具有高择优取向的锌铁合金镀层。
当频率高至ｆ=1000Ｈｚ时,可能由于脉冲电流既用于法拉第的沉积过程,又用于双层充电,使法拉第电流变平面逐渐接近直流,因而使(101)晶面衍射强度增大,(112)晶面降低。
脉冲电镀合金镀层的晶粒尺寸和显微硬度随脉冲频率提高而增大,ｆ=100Ｈｚ达到最大值,随后降低,其变化规律与(112)晶面的衍射强度一致。
提高脉冲占空因数,(101)晶面的衍射强度增大,(112)晶面的衍射强度降低,镀层晶粒尺寸和显微硬度降低。
镀液及镀层性能5.1镀液性能5.1.1电流效率氯化物镀液的电流效率在95%左右,随电流密度的增加,电流效率略为降低。
5.1.2分散能力锌酸盐型镀液中,影响分散能力的因素主要是镀液中铁含量,镀液铁含量低,分散能力高,铁含量在0.5ｇ/Ｌ以下分散能力较好。
铁含量过高,分散能力下降。
阴极电流密度高,分散能力提高,但镀层的铁含量也会提高。
镀液温度低于10℃时,分散能力差;高于50℃时,分散能力也很差。
5.2镀层性能5.2.1镀层的组织形貌焦磷酸盐镀液中获得的锌铁合金镀层,其金相组织结构为层状结构,镀层结晶紧密细致且韧性较好。
镀层中铁的质量分数低于12%时,相结构为η相。
随着铁含量升高,相结构为δ1相。
铁含量继续提高,相结构过渡为相。
η相镀层择优取向面由低铁含量的(101)面逐渐转变到高铁含量的(112)面。
晶格参数Ｌ/ａ比值也随铁含量的提高而下降,尤其在铁的质量分数大于15%的Ｃ轴明显缩短,镀层晶粒尺寸随铁含量的提高而增大。
在出现δ1相后增大变缓。
观察其截面金相组织形貌,发现镀层均为层状结构。
在镀液〔Ｆｅ3+〕/[Ｆｅ3++Ｚｎ2+]≤12.5时,镀层紧密细致且韧性较好;当比值大于15.1时,所得的层状镀层虽结晶紧密细致,但脆性增大,出现纵向裂纹。
对硫酸盐体系ＺｎＦｅ合金进行结构与性能分析发现:镀层呈层状结构,显微观察条状和层状是由一排排的小晶粒的边界构成的一种平面分布,经腐蚀后出现了平行于基体表面的暗黑线条,较宽的灰白带是相应的晶粒层,晶粒层沿电场的方向形成纤维状或柱状的组织,结构致密,没有裂纹。