浅析电镀锌及其添加剂

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1、浅析电镀锌及其添加剂转自：技术论坛时间：2004年8月31日21:43浙大专家楼·美伦得电镀技术中央研究室（310028）丰志文博士一、前言锌镀层一直是众多行业钢铁制件防护的主要防护层，它具有优良的防蚀性能，良好的涂装性和焊接加工性能，且成本较低。同时，电镀锌技术经过上百年的改进完善，目前已有多种成熟的工艺技术，笔者通过对各类工艺的对比试验，现在系统地作一分析，供广大电镀界同仁参考。二、电镀锌溶液概述通常，我们按酸度将镀液分为碱性和酸性两大类，具体见表一：综观各类型镀液，氰化物镀锌工艺成熟，镀层结晶细致，镀液分散能力

2、好，但因其毒性较大，含氰废水的处理也较困难。国内所占比例正在逐渐缩小，取而代之的是无氰工艺，碱性锌酸盐镀锌体系是从70年代初迅速发展起来的，其成份简单，易于维护，镀液对设备无腐蚀，镀层结晶与氰化物型相似，需选用良好的添加剂，如果没有良好的添加剂，只有得到海绵状镀层，并且其镀层脆性也不及氰化镀锌层。酸性类型镀液又以氯化钾/氯化钠型为主流，这种工艺基本上克服了铵盐镀锌和碱性锌酸盐镀锌的工艺缺点，具有深镀能力强，分散能力好，镀层质量相当于氰化物镀锌工艺，并且对环境污染程度小，电镀废水易处理。下面将重点介绍。而硫酸盐型镀锌液

3、因成本低，镀液稳定，电流效率高，沉积速度快，在线材及带材镀锌方面仍为主要应用工艺。三、国内无氰工艺的研究无氰工艺现以碱性锌酸盐型和氯化物型两类为主。首先我们来讨论一下碱性锌酸盐镀锌的电镀作用机理：镀锌液中锌离子与氢氧化钠生成络合物锌酸钠，其反应式为：ZnO+2NaOH+H2O→Na2〔Zn(OH)4〕阴极反应过程：Na2[Zn(OH)4]→2Na＋+[Zn(0H)4]2＋[Zn(OH)4]2-+2e→Zn+4OH－碱同时也伴有氢析出2H＋+2e→H2↑ 阳极反应过程：Zn+4OH－→Zn(OH)42－+2e4OH－－

4、2e→O2↑+2H2O为使镀液能使结晶细致光亮，改善镀液分散能力和均镀能力，需添加光亮剂，现应用的添加剂大多是有机胺与环氧丙烷的合成产物，如：DE、DPE--Ⅰ、DPE--Ⅱ、DPE--Ⅲ、KR—7等，同时还需要添加适量有机与无机添加剂组合，使镀层平滑细致。表二中配方三采用改进型碱性无氰镀锌光亮剂，它的电流密度范围宽，可达0﹒5~6A/dm2，出光速度快，镀层外观光亮平整，装饰效果及防蚀效果比传统的DE型和DPE型优点更为突出，已被众多生产厂家所认可。碱性锌酸盐镀液的典型配方见表二：镀液组成及工作条件,(g/l)DE

5、型DPE型改进型氧化锌，ZnO10～158~137～15氢氧化钠，NaOH100～140110~13070～150碱性（无氰）镀锌光亮剂——7～10毫升香草醛(ml/l)0.05～0.15——茴香醛混合光亮剂(ml/l)0.05～0.06——EDTA0.5～1.5——香豆素0.4～0.6——DE型光亮剂（ml/l）4～6——DPE—Ⅰ光亮剂(ml/l)—4~8—DPE—Ⅲ光亮剂(ml/l)—4~8—三乙醇胺(ml/l)—10~20—阴极电流密度(A/dm2)0.5～40.5~40.5～6温度(℃)15～4010~40

6、20～40  弱酸性氯化物镀锌技术，目前在世界和国内镀锌界中可谓一枝独秀，其发展速度非常快，由于其众多的优点成为各厂家镀锌的首选工艺。首先讨论其电镀机理为：（1）阴极反应过程，氯化锌在水溶液中离解ZnCl2→Zn2＋＋2Cl－电解时，锌离子在阴极上得到电子，沉积出锌：Zn2＋+2e→Zn2H＋+2e→H2↑(2)阳极反应过程，锌阳极在大量CL－存在时很容易溶解Zn→Zn2＋+2e4OH－－4e→2H2O+O2↑该工艺又分为氯化钾型和氯化钠型，氯化钾型工艺配方及操作条件见表三：工艺组成及操作条件一（滚镀）二（滚镀）三（

7、挂）四（挂）氯化锌，ZnCl30～4040～5050～7045～60氯化钾，KCl200～300180～210180～220180～210硼酸，H3BO325～3025～3025～3525～30CZ—87A剂(ml/l)15～20－－－光亮剂A(ml/l)－15～20－15～20YDZ光亮剂(ml/l)－－10～15－柠檬酸钾－－40～70－PH值5～5.64.5～5.854.5～5.8电流密度（A/dm2）0.5～31～100.8～30.5～7温度（℃）10～605～805～405～80 氯化钠型工艺配方及操作条件

8、见表四：工艺组成及操作条件一（滚镀）二（滚镀）三（挂）四（挂）氯化锌，g/l30～4040～5060～7045～60氯化钠，g/l200～230160～180200～230160～180硼酸，g/l25～3025～3025～3025～30CZ－87A剂，ml/l15～20－15～20－光亮剂A，ml/l－15～20－15～20PH值5～5.64