镀液组分作用及工艺参数的影响

（1）硫酸锌

    硫酸锌（ZnSO₄ · 7H₂O）是主盐，其含量可在很大范围内变化。传统工艺的硫酸盐镀锌主盐不低于500L，新工艺也在100～550g／L，含量高允许电流密度增大，能提高生产效率，但含量太高，阴极极化作用减小，镀层结晶粗糙，特别是在锌铁合金镀液中Fe²⁺在 溶液中以络离子形式存在，若硫酸锌含量过高会水解生成Fe(OH)₂沉淀，也会被氧化成Fe^3＋，影响镀液的稳定性。含量过低，允许电流密度降低，镀层呈暗灰色。实践表明，硫Fe³⁺酸锌的含量一般以120～20L为宜，此浓度还要因所镀几何形状而异：线材和带材系连续电镀，电流密度比较大，主盐浓度要稍高，以300～400L为好，钢管与板材系挂镀，以120~140g/L为好。
（2）硫酸亚铁

    硫酸亚铁（FeSO₄ · 7H₂O）也是主盐，含量4~12g/L。控制含量与工艺条件是获得最佳铁含量的关键，也是确保镀层防护性能优异的有效措施。
    铁盐浓度决定镀层铁含量。检测表明，4~12g/L的铁盐浓度镀层铁含量0.2％～0.8％（质量）。浓度高，镀层铁含量大，不仅影响镀层防护性能，还不能用常规方法钝化。浓度过低，起不到提高镀层防护性能的作用。

    试验与生产表明，铁盐浓度的控制，因铁基材质而异，滚镀件宜用4~6g/L，因工件体 积小数量大，酸洗溶解的铁较多，不易清洗干净而带入镀液致使蓄积速度较快导致铁盐积累，如不控制，铁盐浓度过高，防护性能相应降低，因此配槽采用中下限，日常生产不补加，纯铁阳极也不挂。检测表明，4~12g/L的铁盐含量，镀层中的铁含量为0.2％～0.8％，在工艺范围内。

（3）硼酸

    硼酸作为缓冲剂，能稳定镀液的pH值，特别是阳极与阴极面积比在工艺上限时，这种缓冲作用更为明显。

    pH值稳定，镀液相对稳定，镀层光亮度也就不受影响，这对锌铁合金工艺更是至关重要。在有pH值要求的弱酸性溶液里，电镀过程中的pH值上升是不可避免的，这是阴极界面析氢，使溶液H^＋浓度降低，OH^-增多导致的。pH值升高，Zn(OH)₂与Fe(OH)₃增多，这些氢氧化物无论游离于溶液中或夹杂入镀层，都会降低镀层光亮度。镀液中加入缓冲剂，pH值稳定在工艺范围，没有铁和锌的氢氧化物生成，从而保证镀层光亮。

    传统的硫酸盐镀锌缓冲剂是用硫酸铝与明矾。试验发现硫酸铝影响硫酸盐锌铁合金光亮剂的光亮效果。故以硼酸为缓冲剂，其含量控制在工艺范围内，还可防止Zn²⁺

的水解，含 量过低，pH值波动大，溶液稳定性差；过高，易结晶析出，影响电镀质量。

（4）ZF-A柔软剂

    柔软剂主要提高镀液的分散能力与深镀能力同时还是辅助光亮剂，能进一步提高镀层光亮度。在电镀时，低电流密度区的镀层出现发雾、发灰、发花或光亮度降低时可适量加人类 软剂，故障便能消除，用量20～30m/L。
（5）光亮剂

    ZF光亮剂是本工艺的核心，由芳香族羧醛类等混合物经浓缩而成。除起缓冲作用使溶 液稳定，改善分散能力与深镀能力外，还能使镀层光亮度高，整平性好，出光快，

    镀层全光 亮。用量3～6mL／L，含量过高，光亮剂带出量多，加大消耗，还会分解，夹杂在镀层中， 使镀层发脆、起泡、脱落，影响镀层质量；含量过低，镀层发暗，光亮度明显降低。消耗量 为30～60mLkA·h)。
（6）ZF-B调整剂

    ZF-B调整剂系辅助光亮剂，它在阴极表面吸附均匀，有助于提高阴极极化，使镀层给 晶更加细致光亮，分散能力与深镀能力进一步改善，同时还能掩蔽少量铜、铅杂质。配槽用 量5～10mL／L，日常生产补加1~3mL／L，保持其在阴极的阻化作用。当低电流区发灰发 雾或管件管口与盲孔件内镀层很浅时，加入3～5mL／L柔软剂，低区镀层即光亮，管口与盲口能镀进50～60mm，加柔软剂也不能纠正上述现象时，表明不是主盐浓度高就是导电盐浓度低，此时既可做霍尔槽试验调整，也可分析含量并调整。

（7）温度

    本工艺为宽温度范围，0～60℃均可电镀，最佳值20～30℃，温度高，允许电流密度增大，沉积速度快。由于电流大，不仅镀层铁含量增加，而且镀层结晶粗糙，温度低于0℃，金属盐易结晶析出且电流稍大，镀层易烧焦，沉积速度也慢，因此温度控制在20～40℃ 为好。

（8）pH值

    pH值的高低，对本工艺影响较大。pH值高于5，阴极析氢剧烈，H^＋消耗迅速，OH^-增多，Fe^3＋上升加快，镀层粗糙，孔隙增多，结合力下降，镀层耐蚀性降低；低于下限， 由于酸度低，阳极溶解加快，析氢加剧，阴极界面析氢的结果，同pH值高于上限一样，锌 与铁离子形成氢氧化物或碱式盐沉淀，使镀层粗糙、疏松，高区镀层烧焦。因此pH值一定 要控制在4～5，用氢氧化钠或H2SO4稀溶液调至4。这样，镀液性能稳定，能避免因pH 值波动而出现的镀层质量故障。

（9）阴极电流密度

    阴极电流密度的大小，直接影响锌铁合金镀层的厚度和晶粒的粗细，决定镀层的防护性 能。一般说来，电流适中，施镀时间长一些，镀层厚一些，结晶细致，镀层厚而致密光亮， 孔隙少而耐蚀高。如果镀层太厚，必然大大延长了施镀时间，但是，随电沉积时间的延长， 镀层厚度不断增加，镀层的择优生长方向就会变化，错配程度也会增大，镀层的表面形态就 会与基体有较大差别，镀层结晶粗大，致密程度下降，表面的气孔和其它缺陷明显增多。因 此合金镀层可参照锌层推荐的1～3类工作环境的厚度执行。电流密度与施镀时间关系到镀 层厚度。

    本工艺的电流密度是根据不同材质形状与施镀方法考虑的，分滚镀、管材与板材的挂 镀，带钢与线材的连续电镀等四个档次。Dk值各有其上下限，只要在此范围内都可获得良 好镀层。如果高于上限，镀层结晶粗大，致密程度下降，缺陷增多；低于下限，沉积速度 慢，镀层减薄，光亮度差，防护性能降低。实践表明，电流密度用中下限，对低铁含量的锌 铁合金工艺来说，不仅有利于细化晶粒，使镀层均匀致密，而且也利于铬盐钝化，这不同于 高铁含量的锌铁合金工艺。

鉴于本工艺在线材与管材方面应用较多，现以线材连续电镀所需电流密度为例：电流强度与线材粗细、收线速度、受镀长度、受镀根数等有关，详见表1-8。

                                        表1-8 线材连续电镀电流强度控制（参考数据）

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