镀锌

#0 锌酸盐镀锌特点

碱性锌酸盐镀锌是以氧化锌为主盐，以氢氧化钠（烧碱）为络合剂，它的特点是对 电镀设备没有腐蚀性，镀层结晶细致光亮，成本较低，原材料来源广，槽液稳定，容易 掌握。但必须加适量的添加剂，才能使镀层达到结晶细致、光亮的效果。 近年来，锌酸盐镀锌在国内应用广泛，主要是这一工艺具有许多优点，如镀液成分 简单、稳定，使用工艺范围比较宽，分散能力和覆盖能力较好，镀层结晶细致，只要选 择添加剂适当，就能达到较高光亮镀层，且容易钝化处理，操作方便，维护简单，污染 小，无剧毒氰化物。镀后污水处理方便，有利于环境保护，适应于机械化、自动化生 产，如钢管等几何形状复杂的大小五金件镀锌实效显著。 /0 锌酸盐镀锌工艺规范

国内近年来碱性锌酸盐镀锌添加剂品种繁多，但工艺配方实质都大同小异。现将国 内应用较广的12 与132 型两种锌酸盐镀锌的主要配方及工艺条件列于表! \" # \" $!。 #\"! 第四篇电镀工艺新技术应用与典型实例

表! \" # \" $! %& 与%’& 两类锌酸盐镀锌配方及工艺条件

成分及工艺条件配方# 配方( 配方) 配方! 配方$

氧化锌（*+,）（- . /） #0 1 #$ #0 1 #$ #0 1 #( ## 1 #) #0 1 #(

氢氧化钠（23,4）（- . /） #00 1 #)0 #00 1 #$0 #00 1 #(0 ##0 1 #)0 #00 1 #(0# 香草酸（- . /） 050$ 1 05# 三乙醇胺（- . /） #( 1 )0

乙二胺四乙酸（&%67）（- . /） 05$ 1 # %&（8/. /） ! 1 9 ) 1 $ *:% \" ;<（8/. /） ( 1 $

%’& \" !（8/. /） ! 1 9 ! 1 $ ! 1 9 => \" （8/. /） # 1 #5$ *: \" ;0（8/. /） ( 1 !

温度（@） #0 1 !0 !0 1 #00 !$ 1 #00 !$ 1 #00 !0 1 #00

阴极电流密度（7. A8） 05$ 1 ) $ 1 #! 9 1 #! 9 1 #! 05$ 1 ! 添加剂类型%’& \" !型%& 型%& 型%’& \" !型%’& \" !型

)5 镀液中各种成分的作用 （#）氧化锌

锌的含量对镀液性能与镀层质量具有重要的作用。锌含量若偏高，电流效率虽得到 提高，但分散能力和深镀能力相应降低，复杂件尖棱部位镀层会粗糙而出现阴阳面；含 量偏低，阴极极化增加，分散能力好，但沉积速度慢，通常吊镀含量#0 1 #(- . /，滚镀 含量; 1 #0- . /。 （(）氢氧化钠

主要作用是与锌离子络合成稳定的锌酸盐，并能使阳极正常溶解而起络合与导电作 用。但一般含量不可太高，太高会使镀层粗糙，呈青灰色斑迹，钝化膜不亮；也不可偏 低，偏低会使锌阳极易钝化。含有适当过量的氢氧化钠以稳定镀液是必要条件。在生产 中定期分析锌和氢氧化钢的含量，并使氢氧化钠和锌保持一定的比例。一般挂镀应控制 氢氧化钠：锌（质量比） B #0C#；滚镀控制氢氧化钠C 锌（质量比） B #(C#。 （)）添加剂

过去老工艺采用三乙醇胺（又称为三羟乙基胺，用6&7 表_______示）作为辅助络合剂，

六次甲基四胺又叫4 促进剂，与三乙醇胺作用相似，可改善镀液分散能力，提高镀层

光泽，促使结晶细致，三乙醇胺是非导体的黏稠液体，会增加镀液电阻，降低沉积速 度，过低镀层光亮层变差。光亮剂有甘油、明胶、茴香醛等。甘油在碱性镀锌中与胶体 配合，对提高光亮度有一定作用，但与%&、%’& 等比，这些国内采用过的添加剂在应 用中有一定差距。甘油等目前极少使用。 第四篇电镀工艺新技术应用与典型实例#\"! !\" 镀液配制

!先加入水# $ ! 槽，然后将计算好的%&’( 倒入，使其完全溶解。

\"将计算量)*’ 用少量水调成糊状，在不断搅拌下逐渐加入%&’( 溶液中，直至完 全溶解，稀释至总体积的+,-左右，加入三乙醇胺或./01（配方#、2）。 #加入锌粉# 3 24 $ 5，充分搅拌，静置、过滤。

$短时间电解处理后，加入计算量添加剂，加水至规定容积，略加搅拌即可试验。 6\" 工艺条件及镀液维护

本镀液稳定，平时只需补加适量添加剂，注意每次少加、勤加；定期取样液化验及 时补加调整，使)*7%&’( 在#7#2 之间。注意调整阳极使可溶性阳极（)* 极）与不溶性 阳极面积比为#78，阴极与阳极面积比在#7 （#\"6 3 2）之间。阳极与阴极的相对位置及 电极的排布关系到镀层均匀性。极距不可太近，否则凸处易燃烧，凹处发暗，增大阴阳 间距离有利于镀层均匀，镀复杂件保持在2,, 3 26,99，槽两端留出#,, 3 #6,99 空位， 阳极总长要比挂具短#,, 3 #6,99。

注意控制槽液与电流密度的相互关系。锌酸盐镀锌有较宽的工作温度范围，一般在 #, 3 !6:之间，均可获得合格的镀层，随着温度升高，阴极电流效率增加，应用的电流 密度范围上移，沉积速度增加，生产效率提高。但电解液分解能力下降，锌阳极自溶解 速度加快，槽液便不稳定，故不可在过高的温度下工作。由此可见，控制温度比较重 要，使温度控制在工艺范围之内。锌酸盐镀锌具有较宽的电流密度范围，一般在# 3 61$ ;9之间，当其成分与温度一定时，宜保持较高的电流密度。它能在一定程度，改 善电解液的分散能力，提高阴极极化，有利于得到优良镀层，电流密度过高，镀层结晶 粗、无光泽，甚至边缘出现烧焦。

温度与电流密度相互关系密切，如温度低时，其电解液的导电性便差，添加剂的吸 附强，脱附困难，此时切莫使用高电流，否则便会使边棱部位烧焦，添加剂夹杂，镀层 脆性大会鼓泡。温度高时，添加剂吸附弱，极化因而下降，这时须用较高电流密度来提 高阴极极化，细化结晶，可防止阴阳面，因此应根据温度来选择适当电流密度，一般小 于2,:时采用# 3 21$ ;9；2, 3 8,:宜采用#\"6 3 21$ ;9；8, 3 !,:宜用2 3 !1$ ;9。当 然这只能作为参考，应结合工艺规范与现场实际参照调整。

锌酸盐镀锌液中杂质有铜时，会使镀层粗糙无光，用小电流电解或用锌粉（,\"6 3 #4 $ 5）搅拌静置、过滤处理。铅使镀层发黑不亮，可加入,\"# 3 ,\"24 $ 5 硫化钠使之生成

硫化铝沉淀处理，特别是阳极不纯（铅< #694 $ 5，铜< 2,94 $ 5，铁< 6,94 $ 5），均可产

生上述乌暗发黑、条纹等毛病，因此，除上述加硫化钠等化学法外，近年国内多采用 => @@+ 作杂质净化处理，加,\"6 3 #4 $ 5 左右，搅拌8,9A*，停#, 3 2,9A* 再搅拌8,9A*， 不断捞去液面脏物，停+B 过滤即可净化，正常生产中不宜多采用低电流电解法处理。 主要是日常维护好，注意化工材料及阳极质量，要用锌板不可将锌锭作阳极，锌锭需浇 铸成锌板，以防止产生杂质。

C\" 锌酸盐镀锌的研究和添加剂的开发与应用

在电镀工业中镀锌占产量的C,-，在机电行业中镀锌占@,-左右，从镀锌中淘汰 剧毒氰化物，是实现无氰镀的关键。近年来，无氰镀锌已用于生产，其中一度铵盐镀锌 #\"! 第四篇电镀工艺新技术应用与典型实例

应用最广泛，但由于铵盐镀锌电解液对设备和厂房产生严重腐蚀，不便于实现自动化生 产，工艺控制不好时，钝化膜在贮存，运输和使用中严重变色，降低了产品的外观质 量，上述缺点仍待进一步克服。因此，近年来许多单位在研究无氰碱性镀锌，其中部分 用于生产实际的碱性三乙醇胺镀锌，由于三乙醇胶对锌络合能力差，镀液分散能力不 好，生产效率低，还不能满足生产需要，因此又在碱性锌酸盐镀锌的研究方面取得新的 进展。

无氰碱性锌酸盐镀锌的研究目的，自然最初是希望既可逐步从工艺上入手，又有较 高的生产效益，但是道路是艰难的，如用氧化锌和氢氧化钠组成的锌酸盐溶液，只能镀 出海绵状的沉积物，因此必须研究某种具有氰化物优良特性的添加剂，以改善电解液的 电化学特性，至今尚在努力。

锌酸盐镀锌添加剂品种有以下几种可供选择：

国内无氰电镀以锌酸盐镀锌发展得比较快，占元氰镀锌中的主要部分，其中关键组 分添加剂主要的有!\"# 和!# 系列，其他的如#!$ % &、’( % )* 推广应用得比较少，这 些添加剂都属于胺环类化合物综合而成的水溶性聚合物。

!\"# 是应用最广的品种，与传统的氰化镀锌工艺相比如电化学性能，镀层的机械物 理性能都很接近，是较理想的代替氰化镀锌的有机添加剂。采用!\"# 工艺的溶液稳定 性好，维护简单，操作方便，目前生产的品种有!\"# % !和!\"# % \"（!\"# % \"用得很 少）。

!\"# %!是由二甲氨基丙胺与环氧丙烷缩合而成的水溶性聚合物，适用于+* , -.#/ 的镀层；!\"# %$是二甲氨基丙胺、乙二胺与环氧丙烷缩合的水溶性聚合物。适用于-. , -*#54! % 6+ 等品种，它

们性质近似，能有效地改善镀层外观质量，细化晶粒，但也在改进中。 氰化物镀锌转化时应注意，由于氰化物镀锌的组成与!\"# 添加剂的镀锌体系最近 似，为了采用无氰电镀，消除氰化物污染，最常用的是自然过滤法，这样，既可维持正 常生产，又能逐步把组分调整到无氰电镀的规范之内。

采用这个方法过滤，先停止补加氢化物，同时降低主盐浓度，改用铁阳极，铵比例 第四篇电镀工艺新技术应用与典型实例#\"!

提高苛性钠含量，控制!\"#!$ %& ’ （( ) *） $ +。由于!\"#! 的降低，络合作用即减弱， 则杂质影响便表现出来，当%&, 降到(-. / 0、!\升到+--. / 0 时，可加入!\"2 或%& 粉处理槽液，再配合小电流（阴极电流密度为-3+ ) -3*4/ 56）电解处理一下。当分析 !\"#! 在+-. / 0 以下时，%&, 调到+(. / 0，!\应调到+(-. / 0，此时再处理一次槽液， 并开始加入789 :!（;60 : / 0）添加剂。当!\"#! 再降低时，可补加光亮剂<= 或其 分类型光亮剂。

镀锌是电镀工种中量大面广的品种，国内外为提高镀锌的质量问题，除了在镀液的 组成比例，电镀设备的改造、完善和槽液维护与管理之外，还着重于研究有效的添加 剂，并针对以下各方面进行研究工作：

\"减少镀层的脆性，从无氰锌酸盐镀锌层与氰化镀锌层的分析比较，前者镀层中碳 氢的含量高，表明有有机物夹杂，因而造成镀层的脆性，所以要求一种合适的分子量和 结构的有机添加剂是一个重要问题。

#提高碱性镀锌体系的电流效率，由于现代工业的发展，越来越注意经济效益，提 高体系的电流效率，不但可以提高生产力，同时还可减少氢脆。

$防止变色的问题，这个问题不一定由添加剂的性质来决定，与镀液中杂质的干 扰，镀后处理包括钝化工艺的改进都密切有关，但添加剂的抗氧能力与在镀层的夹杂程 度也是造成镀层变色的因素之一，显然，以上所述问题都是目前有待研究和改进的课 题。__