锌镍合金电镀酸碱两种工艺优缺点的比较
电镀锌镍合金
电镀锌镍合金
锌镍合金：用于热镀钢件时配镀锌液或电镀钢件时 做可溶性合金阳极的锌合金 。
锌镍合金电镀工艺主要有：酸性和碱性两种体系
一、 酸性氯化物镀液
1.1镀液的组成及操作条件，列于下表
酸性氯化物电镀锌镍合金工艺规范
2)采用两台电源 分别形成锌阳极回路和镍阳极 回路，两回路共阴极。 在自动线生产中，为了维持镀液成分的稳定，可以从槽中取出局部
镀液，分别控制锌与镍的浓度，然后根据需要，向槽中补加所需要的 成分。
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在阳极使用过程中，锌阳极外表易形成阳极膜(置换镍 层)，它对于锌的溶解有抑制作用。当阳极膜太厚时，会影 响镀液成分的稳定性，这时就需要去掉这层膜。由于锌、镍 阳极都会产生阳极泥，所以，应加装阳极套。
2.2镀液中各成分的作用 氧化锌在镀液中提供锌离子，与氢氧化钠形成锌酸盐。 硫酸镍和乙二胺、三乙醇胺形成镍的络合物(配方1)或先将Ni2+和 某种络合剂形成镍络合物(配方2)，它们在镀液中提供镍离子。
添加剂(如ZN－11)在电极外表上具有强的吸附作用，对 Zn2+和Ni2+放电过程起阻抑作用，能提高阴极极化，使锌镍 合金镀层晶粒细化，与芳香醛配伍，以获得光亮细致的锌镍 合金镀层。
〔3〕阳极 对于锌镍合金来说，由于锌、镍的熔点相差较 大(锌熔点：419.5℃，镍熔点1452 ℃)，给制造锌镍合金阳 极带来困难。因此，在电镀锌镍合金时，常用的还是锌和镍 的单金属阳极。由于锌和镍的标准电势相差较大，只能采用 电流分控方式，具体有两种方式：
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1)采用一台电源 在锌阳极及镍阳极的回路中分别串联 一个大电阻，以此来调节两阳极上的分电流。
酸性锌镍合金电镀工艺参数对镀层镍含量的影响
图 2 镀层镍含量随镀液温度的变化 Figure 2 Variation of nickel content of coating with bath
temperature
2. 3 阴极电流密度对镀层镍含量的影响 以阴极电流密度 0.3 A/dm2 为起点，向上每隔 0.4 A/dm2 选择一个试验点。如图 3 所示，当阴极电流
24
16
20
15
w (Ni) / % w (Ni) / %
16
14
12
13
8
12
40
1
2
3
4
5
Jk / (A⋅dm−2) (氯化锌 97 g/L，六水合氯化镍 126 g/L，氯化钾 140 g/L，氯化铵 70 g/L，
硼酸 30 g/L，十二烷基硫酸钠 0.04 g/L，镀液温度 35 °C)
图 3 镀层镍含量随阴极电流密度的变化 Figure 3 Variation of nickel content of coating with
16
30 °C
75
35 °C
14
40 °C
60
w (Ni) / % w (Ni) / %
12
10
8
6
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
c (Ni2+) / c (Zn2+)
(氯化钾 140 g/L，氯化铵 70 g/L，硼酸 30 g/L，十二烷基硫酸钠 0.04 g/L， 阴极电流密度 2 A/dm2)
脉冲参数：占空比 20%，周期 1 ms)
中性镍电镀工艺
中性镍电镀工艺特点：1.挂、滚镀都可以，镀层白亮、适合PH6.5-6.8镀液。
添加剂用量省。
2.镀层看来更饱满，低电位与高电位亮光一样好。
容易控制，镀液抗杂性能好,镀液清澈。
稳定，处理周期长。
镀层不易起斑点。
镀层洁白。
3.镀层致密性好，抗蚀性能佳。
4.可以光亮镀锌镀层后直接电镀镍，镀层白皙。
5.如果采用碱铜然后镀镍工艺。
对锌合金电镀对碱铜镀层的厚度和致密性沒有太严格的要求。
可以缩短电镀碱铜时间。
因此，对锌合金、铝合金的工件尤为适合。
镀液参考配方：硫酸镍：100g/L氯化钠:40-50g/L中镍盐：110g/LPH:6.5-6.8温度：18°-25°中性镍光亮剂：0.5-1mL/L辅助剂：5-10mL/L中性镍开缸剂：35-50mL/L镀液控制建议：1.最好温度控制在18-25度，温度高，锌在镀镍时腐蚀易变色。
尽可能让镀液温度升得不要太快（措施：埴加镀液中氯化钠含量，增加阳极面积）PH低于6.5和高于7.2都可能使镀层镀偏黑。
PH高一些有利于走位。
2.中镍盐和开缸剂都是有络合作用的，能有效防止黑点、黑斑的发生。
3.镀液的光亮剂起光亮作用，少了亮光稍差。
走位剂起走位、除杂作用，少了镀层稍黄。
镀液颜色为略带墨色的绿色为佳，当镀层高区不亮是电流偏大,一块一块的黑斑是中镍盐少了。
整体不白可能中镍盐多了，可以加硫酸镍平衡它。
也可能是PH偏高。
4.镀层要求电镀后及时水洗，最好倒下的盆中能有水，或者经过回收水洗后下滚筒，硝酸出光。
镀镍时间15-30min.时间太短镀层易变色。
5.气温较低时应该保持20度左右.以免镀液成分结晶使镀液成分失衡。
6.中性镍光亮剂消耗：50-100ml/kAh。
中性镍开缸剂消耗50-100 ml/kAh。
走位剂200mL/kAh。
7.镀后可以用铬酸或者重铬酸钾加乙酸调PH至3-4保护即可。
8.问题：1.易烧；中镍盐少了或走位剂少了。
2.一块一块的黑斑；中镍盐少了。
3.整体均匀,光亮但不白；硫酸镍少了。
锌镍合金电镀酸碱两种工艺优缺点的比较
一、两种工艺优缺点比较酸性锌镍合金电镀与碱性锌镍合金电镀的工艺特点与酸性镀锌与碱性镀锌的特点类似。
以下分别对比这两种工艺的主要优缺点。
碱性锌镍合金电镀的优点酸性锌镍合金电镀的缺点1、均镀能力（分散能力）好，镀层1、均镀能力（分散能力）相对较低厚度分布相对均匀。
镀层厚度分布均匀性相对要差。
2、工件高、低电流密度区镀层中2、工件高、低电流密度区镀层中的镍含量差别较小。
的镍含量差别较大。
碱性锌镍合金电镀的缺点酸性锌镍合金电镀的优点1、电流效率低，一般为50%左右，1、电流效率高，一般为90%左右，镀层沉积速度慢，0.25微米/分镀层沉积速度快，最高可达1.0左右。
微米/分以上。
2、生产运行成本高。
2、生产运行成本低，较碱性工艺低50%左右。
3、保持镀槽正常运转相对较难。
3、保持镀槽正常运转相对较易。
4、不能镀覆铸铁、渗碳钢、高4、可以镀覆铸铁、渗碳钢、高碳钢。
碳钢。
二、两种工艺的选择从上述两种工艺的特点及优缺点的对比中我们可以得出，对这两种工艺的选择取决于被镀覆工件的材料和工件的几何形状。
除铸铁、渗碳钢这类材料外，由其它金属材料（主要是碳钢）制成的工件选用何种工艺将取决于工件的几何形状，其选择的原则是：在电镀时工件的高电流密度与工件的低电流密度区的电流密度二者差别较大的则采用碱性工艺，反之，则采用酸性工艺。
例如，带有盲孔的工件或工件的中心部位与其边缘部位距离较远的工件（如叶轮），这类工件在电镀时其工件的高电流密度区的电流密度与工件的低电流密度区的电流密度二者相差甚大。
在此情况下，若采用酸性工艺，工件的低电流密度区与高电流密度区的镀层厚度以及镀层中的镍含量的差别较采用碱性工艺要大得多。
当被镀的是形状简单的工件，诸如圆柱体的各类滚筒、活塞、紧固件等等，由于工件表面的电流密度相对一致，在此情况下，就应选择酸性工艺，因为碱性工艺的二大优点已无多大意义，而其本身的缺点却相当突出。
三、对当前我国锌镍合金电镀现状的一点看法我国对锌镍合金的研究始于上世纪八十年代，其所研究的皆为酸性氯化物电镀工艺。
常用镀种简介：合金电镀
常用镀种简介：合金电镀内容：高耐蚀锌合金电镀工艺锌合金是指以锌为主要成分并含有少量其它金属的合金。
目前已用于生产的二元锌合金有：Zn-Ni，Zn-Co，Zn-Fe，Sn-Zn。
Zn-Ti，Zn-Cr，Zn-P，Zn-Mn等还在开发研制试应用中，锌合金具有良好的防护性能，故常称之为高耐蚀合金镀层，其中研究的比较多，且应用比较广泛的主要是锌和铁族金属形成的合金，即锌-镍、锌-钴和锌-铁。
铁族金属的原子结构和性质相近，它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的多，但在共沉积时，锌比铁族金属容易沉积而优先沉积，这种沉积称为异常共沉积。
其原因是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pH升高，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。
3.1.1 电镀锌-铁合金工艺及钝化处理已获得工业应用的锌-铁合金有两种：一种是含铁量高的（10%~25%或更高）合金，该镀层不易钝化，易磷化处理，对油漆有良好的结合力，多用于钢板和钢带的表面处理，作为电泳漆的底层；另一种是含微量铁的锌-铁合金，镀层易钝化，耐蚀性能优良，特别经过黑色钝化，其耐蚀性有很大提高。
锌-铁合金工艺也可分为酸性和碱性两种类型，合金镀层含铁量一般在0.2%~0.7%之间，镀液中三价铁离子不能含量过高，否则会降低阴极电流效率，结晶粗大。
以下仅介绍低铁含量电镀工艺。
合金电镀1高耐蚀锌合金电镀工艺2 电镀锌-镍合金工艺及钝化处理碱性锌镍合金的工艺特点：1) 镍含量稳定，镀层中镍含量一般为8－10%。
2) 合金镀层光亮，可直接钝化。
3) 耐蚀性优异，8μm的锌镍合金镀层，经彩色钝化后能耐NSS试验1000小时，不生白锈，2000小时未见红锈。
4) 经100°C烘烤一小时后，在NSS试验中出现白锈时间在300小时以上。
**碱性锌镍合金工艺组成含量工艺条件氧化锌（g/L）氢氧化钠（g/L）硫酸镍（g/L）络合剂（NZ－918C）g/L添加剂（NZ－918A）ml/L光亮剂（NZ－918B）ml/L 8—1250—1206—1050—1004—64—6 温度 15～35°C阴极电流密度：DK=0.5～5.0A/dm2阳极：锌、镀厚镍钢板、镍板阴、阳极面积比：=1:1.5～2** 碱性锌镍合金钝化工艺白色钝化彩色钝化白色钝化剂（NZ－918F）75g/L 彩色钝化剂（NZ－918E）25～35ml/L钝化时间性 30～60秒 30～60秒pH值 1.1～1.5 1.9～2.3温度 25～35°C 55～65°C搅拌工件移动或无油压缩空气搅拌**系武汉材保电镀技术生产力促进中心工艺碱性锌镍合金及钝化工艺多年来一直在汽车工业，煤矿井下支架，军用野战输油管线、电子产品（磁性材料）、电力输变电支撑架等产品上获得应用.3.2 代铬工艺採用锡钴锌合金电镀作代铬镀层,近几年来在广东地区获得广泛应用。
酸性镀锌与碱性镀锌的优缺点
酸性镀锌镀液PH值在4-6（PH值越小，酸性越强；PH值越大，碱性越强。
一般从0-7属酸性，7-14属碱性。
）目前镀锌工艺主为碱性锌酸盐和酸性氯化钾镀锌。
酸性镀锌（氯化钾镀锌）
优点：1、镀层鲜艳。
2、镀覆速度快，效率高，成本较低。
缺点：1、镀锌层为片状，结合力差，易脱落。
2、防腐能力差，镀层的耐盐雾性能实验无法保证。
3、镀层脆性大，时间长钝化膜易变色。
碱性镀锌（锌酸盐镀锌）
优点：1、镀层结合力较好，镀锌层为柱状结构；
2、防腐蚀能力强，镀层的耐盐雾性能试验较好，可达到72小时以上；
3、彩色钝化膜附着能力好，不易变色。
缺点：1、镀前处理要求较高；
2、电阻率大，生产效率低；
3、电镀时碱味重，刺鼻。
4、色彩相对较暗，不如酸锌鲜艳。
根据两种不同镀锌的优缺点，酸性镀锌无法保证产品符合ROHS标和要求，质量无法保证，应采用碱性镀锌工艺。
镀锌、镀镉、镀铬、镀镍区别、优缺点及应用总结
镀锌、镀镉、镀铬、镀镍区别、优缺点及应用总结首先我们来了解下什么是电镀，电镀就是利用电解原理在某些金属表面上镀上一薄层其它金属或合金的过程，是利用电解作用使金属或其它材料制件的表面附着一层金属膜的工艺从而起到防止金属氧化（如锈蚀），提高耐磨性、导电性、反光性、抗腐蚀性（硫酸铜等）及增进美观等作用。
电镀中又分为镀铜、镀金、镀银、镀铬、镀镍和镀锌等具体工艺，在制造业领域尤其对镀锌、镀镍和镀铬应用最广。
而这三者之间一定有什么区别的吧？镀锌：锌在干燥空气中比较稳定,不易变色,在水中及潮湿大气中则与氧或二氧化碳作用生成氧化物或碱性碳酸锌薄膜,可以防止锌继续镀氧化,起保护作用。
锌在酸及碱、硫化物中极易遭受腐蚀。
镀锌层一般都要经钝化处理,在铬酸或在铬酸盐液中钝化后,由于形成的钝化膜不易与潮湿空气作用,防腐能力大大加强。
对弹簧零件、薄壁零件(壁厚<0.5m)和要求机械强度较高的钢铁零件,必须进行除氢,铜及铜合金零件可不除氢。
镀锌成本低、加工方便、效果良好锌的标准电位较负,所以锌镀层对很多金属均为阳极性镀层。
应用：在大气条件和其他良好环境中使普遍使用镀锌。
但不宜作摩擦零件。
镀镉：与海洋性的大气或海水接触的零件及在70℃以上的热水中,镉镀层比较稳定,耐蚀性强,润滑性好,在稀盐酸中溶解很慢,但在硝酸里却极易溶解,不溶于碱,它的氧化物也不溶于水。
镉镀层比锌镀层质软,镀层的氢脆性小,附着力强,而且在一定电解条件下,所得到的镉镀层比锌镀层美观。
但镉在熔化时所产生的气体有毒,可溶性镉盐也有毒。
在一般条件下,镉对钢铁为阴极性镀层,在海洋性和高温大气中为阳极性镀层。
应用：它主要用来保护零件免受海水或类似的盐溶液以及饱和海水蒸气的大气腐蚀作用，航空、航海及电子工业零件、弹簧、螺纹零件很多都用镀镉。
可以抛光、磷化和作油漆底层,但不能用作食具。
镀铬：铬在潮湿的大气、碱、硝酸、硫化物、碳酸盐的溶液以及有机酸中非常稳定,易溶于盐酸及热的浓硫酸。
碱性电镀锌镍合金的研究现状
ａ ｌ ｌ ｏ ｙ ａ ｔ ｈ ｏ ｍｅ ａ ｎ ｄ ａ ｂ ｒ ｏ ａ ｄ ｉ ｎ ｒ ｅ ｃ ｅ ｎ ｔ ｙ ｅ ａ ｒ ｓ ｗ ｅ ｒ ｅ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ，ａ ｎ ｄ ｐ ｕ ｒ ｅ￣ ／ －ｐ ｈ ａ ｓ ｅ ｂ ａ ｓ ｉ ｃ ｚ ｉ ｎ ｃ －ｎ ｉ ｃ ｋ ｅ ｌ ａ ｌ ｌ ｏ ｙ ｗｉ ｔ ｈ ａ ｂ ｏ ｕ ｔ １ ３ ％
（ 重 庆车辆检 测研 究 院有 限公 司 ，国 家客 车质 量监 督检验 中心 ，重 庆 ４ ０ １ １ ２ ２）
摘 要 ：综述了碱性电镀锌镍合金的发展，归纳了酸性和碱性电镀锌镍合金的优缺点，其中碱性锌酸盐体系镀液以其优秀
的综合性能 ，在诸多镀液体 系中脱颖 而出 ，成 为业 界研 究的重点。介绍 了碱 性体 系的镀液组成 ，简介 了近几 年 国内外碱性 电镀锌 镍合金的发展现状 ，能在在 室温下电镀获得 了镀层镍含 量 １ ３ ％左 右的纯 相碱性锌镍合金 镀层。但也存在 着 电镀过 程 中需 控制参 数众多 ，镀液维护困难 等问题 ，需要 在设计配 方时不断优化设计。
ｎ ｉ ｃ ｋ ｅ ｌ ｃ ｏ ｎ ｔ ｅ ｎ ｔ ｂ ｙ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｐ ｌ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ａ ｔ ｒ ｏ ｏ ｍ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｐｌ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｗｅ ｒ ｅ ｏ ｂ ｔ ａ ｉ ｎ ｅ ｄ． Ｂｕ ｔ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｗｅ ｒ ｅ ｍａ ｎ ｙ ｐ ａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｓ ｎ ｅ ｅ ｄ ｅ ｄ ｔ ｏ ｂ ｅ
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一、两种工艺优缺点比较
酸性锌镍合金电镀与碱性锌镍合金电镀的工艺特点与酸性镀锌与碱性镀锌的特点类似。
以下分别对比这两种工艺的主要优缺点。
碱性锌镍合金电镀的优点酸性锌镍合金电镀的缺点
1、均镀能力（分散能力）好，镀层1、均镀能力（分散能力）相对较低
厚度分布相对均匀。
镀层厚度分布均匀性相对要差。
2、工件高、低电流密度区镀层中2、工件高、低电流密度区镀层中
的镍含量差别较小。
的镍含量差别较大。
碱性锌镍合金电镀的缺点酸性锌镍合金电镀的优点
1、电流效率低，一般为50%左右，1、电流效率高，一般为90%左右，
镀层沉积速度慢，0.25微米/分镀层沉积速度快，最高可达1.0
左右。
微米/分以上。
2、生产运行成本高。
2、生产运行成本低，
较碱性工艺低50%左右。
3、保持镀槽正常运转相对较难。
3、保持镀槽正常运转相对较易。
4、不能镀覆铸铁、渗碳钢、高4、可以镀覆铸铁、渗碳钢、高
碳钢。
碳钢。
二、两种工艺的选择
从上述两种工艺的特点及优缺点的对比中我们可以得出，对这两种工艺的选择取决于被镀覆工件的材料和工件的几何形状。
除铸铁、渗碳钢这类材料外，由其它金属材料（主要是碳钢）制成的工件选用何种工艺将取决于工件的几何形状，其选择的原则是：在电镀时工件的高电流密度与工件的低电流密度区的电流密度二者差别较大的则采用碱性工艺，反之，则采用酸性工艺。
例如，带有盲孔的工件或工件的中心部位与其边缘部位距离较远的工件（如叶轮），这类工件在电镀时其工件的高电流密度区的电流密度与工件的低电流密度区的电流密度二者相差甚大。
在此情况下，若采用酸性工艺，工件的低电流密度区与高电流密度区的镀层厚度以及镀层中的镍含量的差别较采用碱性工艺要大得多。
当被镀的是形状简单的工件，诸如圆柱体的各类滚筒、活塞、紧固件等等，由于工件表面的电流密度相对一致，在此情况下，就应选择酸性工艺，因为碱性工艺的二大优点已无多大
意义，而其本身的缺点却相当突出。
三、对当前我国锌镍合金电镀现状的一点看法
我国对锌镍合金的研究始于上世纪八十年代，其所研究的皆为酸性氯化物电镀工艺。
笔者在此项研究中成功地解决了酸性氯化物电镀锌镍合金的技术关键－找到并确定有效抑制低阴极电流密度区镍沉积的最佳组合添加剂。
由于这一突破，该项工艺可用于形状较为复杂钢铁件的挂镀，也可用于滚镀。
自一九九三年起先后多家单位用此工艺投入工业批量生产，其中一项主要加工产品是电缆桥架，在近十年里其加工量达1–2万吨。
但就笔者所知，酸性锌镍合金电镀虽在上世纪九十年代开始用于工业生产，但无论从其应用的产品品种和数量来说均处于起步阶段，至于碱性锌镍合金电镀在九十年代尚未见用于工业生产的报导。
锌镍合金电镀在我国迅速发展普及还是最近几年的事，但发展的只是碱性锌镍合金电镀，酸性锌镍合金电镀却并未得到相应发展。
如前所述，酸性锌镍合金电镀与碱性锌镍合金电镀的工艺特点与酸性镀锌与碱性镀锌的特点类似，工艺的选择均取决于工件的形状（除某些钢种外），有的适用碱性工艺，有的适用酸性工艺，因此，按理锌镍合金电镀两种工艺的使用比例应与酸性镀锌与碱性镀锌的比例大致接近，而不应有悬殊的差别。
据知，我国酸性镀锌占电镀锌总量的50%以上，碱性镀锌约占40%左右，而酸性锌镍合金电镀虽未见全国统计数据但据笔者估计不会超过10%。
酸性锌镍合金电镀所占比例如此之低的原因就在于大量本应采用酸性锌镍合金电镀的工件目前普遍采用了碱性锌镍合金电镀工艺。
仅据煤矿单体液压支柱为例，全国使用量超过100万支，无数专一为此电镀加工的单位普遍采用碱性锌镍合金电镀工艺而不是酸性锌镍合金电镀工艺。
根据笔者对这两种工艺的研发与生产实践，这类加工件在镀层镍含量相同、镀层厚度相同、耐蚀性相似的情况下，采用酸性锌镍合金电镀工艺其生产成本可降低50%左右，产量可提高2倍以上。
笔者在此不打算对造成我国近年锌镍合金电镀两种工艺不合常理的发展状况的原因进行探讨，但仅预测这种状况将在数年后会得到改变，酸性锌镍合金电镀工艺将逐步上升至它所应占的比例。
kajbzon 氧化设备/。