490型碱性锌铁合金镀液的配方及其操作条件

(1)镀液配方（表1-9）
                                表1-9 490型碱性锌铁合金镀液的配方


(2)操作条件（表1-10）
                                        表1-10 490型碱性锌铁合金镀液的操作条件

(3)镀液配制

        ①先将计量的NaOH和ZnO放入槽中，接着拌匀。
②一边加水，一边加强搅拌，直至水加到应配体积1／5为止。继续搅拌，使NaOH和ZnO溶解。

    ③再加入Na2CO3下限的量（按15g／L计），搅拌，使其溶解。④冷却至室温后，注入至规定体积的90％。

    ⑤加锌粉1～2g／L处理，搅拌，过滤。

    ⑥再加入需要量的491含铁液、492辅助光亮剂和493光亮剂，并注水至规定体积搅匀。

    ⑦在正常的电流密度下，电解几小时即可试镀。

(4)阳极

    国内锌铁镀槽中的阳极，有的厂全挂锌阳极；当镀液中锌离子较高时，就全换铁阳极，当镀液中锌离子较低时，再取出铁阳极，更换锌阳极。反反复复不胜其烦，镀液的性能也随之不断波动。

    此外，随着阳极的溶解，阳极常常上部大下部小，也会影响阴阳极间电流密度的分布。

    也有厂把锌阳极和铁阳极按一定的面积比例同时放在阳极极杠上。此时，如果镀液搅拌不足时，或循环镀液的流量不一致时，工件镀层的合金成分含量也就有可能不一致。此外，当停镀时，由于锌阳极与铁阳极通过极杠的连接，按照原电池的原理，锌阳极继续溶解，铁阳极停止溶解。镀液中锌离子会不断增加，锌离子与铁离子的比例也就会不断变动。如果不镀时，锌阳极应该及时取出来。

    有一个厂的锌铁合金镀槽，都用钢板作阳极，锌条不直接通电也浸在同一镀槽中，以此来补充锌离子。但他们殊不知道靠近钢阳极的一面的锌条带负电，锌不仅不溶解，铁离子还要沉积上去而消耗溶液中的亚铁离子。远离钢阳极的另一面锌条带正电，加速锌条溶解。锌条上溶解下来的锌离子，需要扩散到主体镀液中，因此，各镀件接触到的镀液其锌离子和铁离子浓度的比例总有差别，各镀件镀层中的合金成分也就会有差别。该镀槽虽也有循环泵进行连续过滤，镀层局部表面总不可避免地还有铁屑小颗粒沉积上去。

    KUNZ GmbH（德国）公司推荐的阳极全用钢板。这种钢板阳极模式，阳极形状会始终不变，因而阴阳极之间最佳电流密度分布就不会随时间而变化。这样，阴阳极间的电流分布调好最佳条件后，就会始终保持如一。铁离子和锌离子全靠辅助槽（详见图）补充，调节好后的辅助槽镀液通过过滤泵再打入镀槽，镀槽中过多的镀液再溢流到辅助槽中去。在施镀过程中，一直处于连续循环之中，其循环量是镀槽体积的2～3倍。这样，每一个工件不论它们处于槽液的上、中、下不同部位，而它们接触镀液时，其镀液成分是非常均匀、一致的。因此，每一个工件镀层的含铁量也相同，钝化色泽也相一致。这就是KUNZ公司向我们展示出最佳的设备组合模式。

(5)辅助槽与镀槽的组合结构（见图1-9）

    ①KUNZ GmbH（德国）公司推荐的辅助槽，是控制锌铁合金镀液各项成分在最佳范围内的关键设施。

    ②辅助槽的体积，一般为镀槽体积的1／10～1.5／10。

    ③491含铁液、492辅助光亮剂和493光亮剂都要按霍尔槽试验而加以补加到辅助槽中去；补加时都要勤加少加（最好细流连续补加）；若没有辅助槽而直接补加到镀液槽中去，补加处势必铁离子含量高，远离补加处铁离子含量低。

    上面三种添加剂补充到辅助槽中去，再由过滤泵打入镀槽。这样，镀液成分的一致性就会控制得更好。

    ④如果要补加电镀级NaOH，应在辅助槽中溶解，随后以小电流电解处理去除杂质。这样，其处理量只有主槽镀液的1／10～1.5／10。一般补加NaOH时，宜在停止生产后进行。

    ⑤在辅助槽中，放一些铁筐，·再把锌条放入铁筐中，通过锌铁之间的电位差（锌的稳定电位为—1.01V，低碳钢的稳定电位为—0.55V）使锌溶解，溶解后的锌离子，通过过滤泵把它添加到主槽中去。在施镀过程中，可以通过铁筐数和锌条的面积来控制锌离子浓度。以此方式，达到动态平衡，使锌离子浓度始终如一。至于有人把锌条放在钛筐中来控制锌离子，则锌条不会溶解，也就无法补充锌离子（因为此时钛与锌之间的电位差很小）。

    ⑥镀液温度也可以通过辅助槽的冷却或加热而加以控制。在辅助槽中的溶液再打入镀槽中去后，镀液的液温就会更加均匀，因此，就可以排除工件镀层中的含铁量因温差不同而不同。

    ⑦镀槽的溶液，由镀槽底的布水管进入（布水管的设计要使溶液均匀地进入镀槽），进而是由下向上均匀上升，并向槽四周均匀地外溢而进入溢流边槽，最后进入辅助槽。这样，也可以排除镀层中的含铁量因浓度差不同而不同。

    ⑧辅助槽中的溶液经过滤器过滤后，再打入镀槽中去。这样，镀液一直连续不断地处在循环之中。与此同时，镀槽中就永远不可能出现沉淀物与悬浮物存在而使镀层粗糙。在镀液循环时要强调一点，循环系统不要有漏气，以免对亚铁离子加以氧化而使Zn²⁺与Fe²⁺比例失调。

    综上所述，由于采用了不溶性阳极，又采用了辅助槽这种结构，所有工件就会一直处在最佳的镀液和操作条件下，因此镀层中的铁含量会控制在0.4％附近略加波动（即在0.3％～0.7％之间波动）。从而，能够获得最佳的镀层质量（参见图1-9）。

(6)镀液的维护

    ①所有添加剂的添加要经常地少加勤加，最好细流连续滴加。以此，可在持续生产中，能获得良好的镀层。

    ②如果镀层的光亮度迅速下降，就应该首先对镀液的成分（ZnO，NaOH，Fe²⁺和 Na₂CO₃）进行化学分析，并按分析结果加以调整，以此恢复到工艺标准范围内。然后，才能用所需的添加剂加以调整。千万不要把添加剂当作镀液不平衡时的补偿物。

    ③以1kA·h计，三种添加剂的消耗量如下。

                                  挂镀／滚镀
491含铁液           100mL/200mL
492辅助光亮剂    100mL/250mL
493光亮剂            50mL/100mL 

    ④Zn^2＋浓度控制。把99.99％的锌条放入副槽中的铁筐里，使锌条溶解。然后，用过滤泵把它打入主槽中去。

    ⑤NaOH浓度控制。当低于下限时或高于上限时都需要对其进行调整，务必使 ZnO与 NaOH的比例控制在1:12之间。

    ⑥Fe²⁺浓度控制。在镀液中的Fe²⁺，是靠491含铁液添加而加以调整的。在沉积层中含铁量为0.3％～0.7％，也就是说，1kg锌沉积应有3~7g金属铁沉积。这样的含铁量，就需要耗去491含铁液150～350mL。每补加1mL  491含铁液，相当于补加20mgFe²⁺ 镀液中去，在任何时候，都要以镀层中铁含量0.4％为基准，并以此来调整镀液中Fe含量。

    在镀液中或在电沉积层中，要用原子吸收光谱仪或光度仪来测量铁含量，并以此调整锌离子与铁离子浓度的比例，从而达到控制镀层中的0.4％铁含量，这是非常重要的措施。

    ⑦在沉积层中，含铁量控制在0.3％～0.7％之间。这样，就能获得良好的铬酸盐转化膜（钝化膜）和抗蚀性能。

    ⑧影响沉积层中含铁量的几个因素如下。
    a.在镀液中，Zn²⁺: Fe²⁺的重量比例应控制在100:1。这样，才能保证锌铁合金镀层中铁的百分含量在最佳范围内。生产厂应通过生产实际，对上述的重量比例加以验证并加以适当调整。总之，要使镀层中Zn²⁺: Fe²⁺比例与合金镀层中相应的百分比例能相互协调，能在动态平衡之中寻找最佳的结合点。

    b.在镀液中Fe²⁺浓度较高时，在沉积层中的铁含量就会相应地增加。
    c.在镀液中Zn²⁺浓度较高时，在沉积层中的铁含量就会相应地减少。

    d.以下6个参数都能降低阴极电流效率，从而会增加沉积层中的铁含量：较低的Zn²⁺ 浓度；较高的NaOH浓度；镀液温度太高；较低的电流密度；491含铁液添加过量；弱的搅拌。

    ⑨该锌铁合金工艺的电流效率一般为50％～80％，它的大小取决于Zn²⁺和Fe²⁺的浓度，添加剂的含量和电流密度的大小。

    ⑩镀液成分靠分析，492辅助光亮剂和493光亮剂靠霍尔槽试验而加以调整。⑪霍尔槽试验的操作要求如下。

    a．要有磁性搅拌和空气搅拌；
    b．对挂镀而言，取电流1，5A；对滚镀而言，取电流1A；
    c．做光亮度试验，镀10min；做结合力试验，镀20min；

    ⑫滚镀件的质量依赖于滚筒的转速；工件盛放量的多少；镀液进出滚筒的交换量大小和电流分布状况等。

    ⑬用于挂镀的电镀工艺参数不能搬到滚镀上去应用；反之滚镀的电镀工艺参数也不能搬到挂镀上去应用。总之，一个镀槽，决不能既用于挂镀又用于滚镀。

    为了避免Zn(OH)₂在镀液中析出而引起镀层粗糙，应控制好ZnO与NaOH之间的比值(一般为1 : 12)。

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