101电镀锌合金

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开始出现红锈的时间/h
300
200
100
0 0 10 20 30 40 50
镀层含镍量/%
图5－2 锌镍合金镀层耐蚀性与镀层中含 镍量的关系
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下面将介绍两种应用较广的锌镍合金镀液及工艺。 1 酸性氯化物镀液 (1)镀液的组成及操作条件，列于表5—6。
表5-6 酸性氯化物电镀锌镍合金工艺规范
成分及操作条件
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5)pH值 pH值对镀层含镍量有较大影响。随pH值增加， 镀层含镍量也随之增加；镀液pH值过高，当接近于氢氧化锌及 氢氧化镍的临界pH值时，就易生成氢氧化物沉淀夹杂于镀层中， 对镀层质量不利；当pH值过低时，锌阳极溶解加快，[Zn2+]迅 速增加，使镀液成分发生变化。因此，电镀过程中必须严格控 制镀液的pH值。
阳极面积的大小对镀液成分的稳定性有较大影响，为了减 小锌的自溶解，可控制SZn／SNi在0.5~1的范围内；为了使镀层 均匀，可控制S阳／S阴为1.5~2。
2 碱性镀液
(1)镀液组成及操作条件，列于表5-7。
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表5-7 碱性电镀锌镍合金工艺规范
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电镀锌镍合金
锌和镍对钢铁都有保护作用，但保护的机理不同。锌的标准
电势为－0.763V，比铁负，对钢铁起阳极保护作用；镍的标准电
势为－ 0.25V，比铁(－0.44V)正，因而只有镍在无孔隙时，才能
对钢铁起屏蔽的保护作用，而不能起阳极保护作用。锌镍合金镀
层的电势随镀层含镍量而变。当镍含量为7％~1来自百度文库％时这种合金的
➢ 目前应用比较多的是锌与铁族金属生成的二元合金，即锌 镍、锌钴、锌铁合金
➢ 由于铁族的原子结构和性质很相近，它们与锌形成合金的 共沉积特性也很相近
➢ 铁族金属的电极电势比锌正得多，但在共沉积时，锌比铁 族金属容易沉积，这种电沉积称为异常共沉积
➢ 锌锡、锌钛等锌合金也受到人们的关注
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锌合金最大的特点就是与锌镀层相比，具有较 高的耐蚀性，并具有良好的防护性／价格比值。 本章将着重介绍以锌为主要成分的 锌镍、锌钴、锌铁、锌钛等四种锌合金。
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氯化物型镀液的特点是：阴极电流效率高(95％以上)，沉 积速度快，污水处理方便，镀层含Ni量在11％～15％范围内， 但分散能力和覆盖能力较低。
(2)镀液中各成分的作用及操作条件对镀层组成的影响。
1)主盐 镀液中主盐的浓度是影响镀层组成的主要因素。 由图5-3可知，锌在镀层中的含量大于它在镀液中的含量，即 Zn比 Ni优先沉积，这是异常共沉积的特征之一。为了得到一定 组成的锌镍合金，需要控制镀液中[Zn2+]／[Ni2+]。在[Zn2+]／ [Ni2+]不变的条件下，增大镀液中金属离子的总浓度，锌镍合金 镀层中Ni含量变 化不大。镀液中氯化锌和氯化镍均为主盐。
耐蚀性最高，而这种锌镍
镀层的电极电势仍比铁负， 故对钢铁来说，仍为阳极 性镀层，起电化学保护作 用。
表5－17 在3%NaCl溶液中的
稳定电势(VS SCE)/V
锌
-1.01
锌镍(含Ni 12%)
-0.80
低碳钢
-0.55
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锌镍合金镀层具有以下特点： ➢ 耐蚀性好，比锌层高3倍以上，经彩色钝化或黑色钝 化，耐蚀性将大大提高 ➢ 氢脆性小，故可作代镉镀层使用 ➢ 有较好的可焊性。
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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 取出部分镀液，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。
在阳极使用过程中，锌阳极表面易形成阳极膜(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。
NH4Cl型
配方
KCl型
氯化锌/g ·L-1 氯化镍/g ·L-1 氯化铵/g ·L-1 氯化钾/g ·L-1 硼酸/g ·L-1 721－3添加剂/mL·L-1 SSA85添加剂/mL·L-1 光亮剂或稳定剂/mL·L-1 PH值 阴极电流密度/A·dm-2 温度/℃ 阳极
镀层中Ni含量 /%
65~70 120~130 200~240
18~25 1~2
5~5.5 1~4 20~40 Zn与Ni分控 13左右
70～80 100～120 30～40 190～210 20～30 1～2
20～35 4.5～5.0 1～4 25～40 Zn与Ni分控 13左右
75～80 75～85 50～60 200～220 25～30
3～5
5～6 1～3 30～36 Zn:Ni=10:1 7~9
电镀工艺学
Plating technology
第五章－Ⅱ 电镀锌合金 Chapter Ⅴ－Ⅱ
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Plating technology Chapter Ⅹ－Ⅰ Zinc alloy Plating
电镀工艺学
第一章 电镀锌合金
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5.2.1 概述
➢ 锌合金一般指以锌为主要成分，含有少量其他金属的合 金而言
（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：
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。
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镀液中锌原子数分数/%
100
80
60
40
20
0
0
20 40 60 80 100
镀液中Zn2+的摩尔分数/%
图5-3 镀液组成与镀层成分的关系
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2)导电盐 在该体系中，氯化铵、氯化钾是导电盐。其 作用主要是提高镀液的导电率，并改善镀液的分散能力和 覆盖能力。另外，NH4+与Zn2+、Ni2+都有一定的络合能力， 从而影响镀层的组成。
3)添加剂 常用的锌镍合金添加剂有醛类(如胡椒醛、氯苯 甲醛、内桂醛等)、有机酸类(如抗坏血酸、氨基乙酸、苯甲 酸、烟酸等)、酮类(苯亚甲基丙酮、芳香烯酮、苯乙基酮 等)、磺酸类(木质素磺酸钠、萘酚二磺酸等)及杂环化合物 等。
4)温度 在锌镍合金电沉积中，镍的沉积相对于锌来说 要慢一些，随着温度的升高，反应速度加快，镀层中含镍 量随温度升高而增加。