鋅鈷合金電鍍.doc

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1、鋅鈷合金電鍍工藝1.概述合金電鍍的原理在傳繞的理論中是要求兩種共沉積的金屬的電極電位要接近，如果一個電位較正，另一個電位較負(fù)，就要采用絡(luò)合劑將正電位的金屬的離子絡(luò)合，使之放電電位向負(fù)的方向移動，與另一金屬的電位相近，達(dá)到共沉積的目的?，F(xiàn)在也仍然對合金新工藝的開發(fā)有指導(dǎo)意義。但是現(xiàn)在越來越多的合金中的另一種成分的量非常小，就是這種少量的金屬分散在另一金屬中，卻改變了金屬的性能。以傳統(tǒng)冶金學(xué)的觀點，這些摻入的金屬是占據(jù)在主體金屬的某些晶格位上，從而改變了金屬的物理性能。但實際上，用火法冶金很難把微量金屬分散到另一金屬中去，而采用電鍍的方法則比較容易做到。隨著現(xiàn)代工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，

2、同時具備耐蝕性和裝飾性已成為材料表面性能的發(fā)展趨勢。傳統(tǒng)的鍍鋅層由于不能滿足苛刻的環(huán)境要求已逐漸向鋅基合金鍍層發(fā)展。鋅鈷合金鍍層硬度是鍍鋅層的2.5倍；對二氧化硫具有良好的耐蝕能力，中性鹽霧試驗可達(dá)1000h，是同等厚度鍍鋅層的三倍以上，在汽車、地鐵配件如管道系統(tǒng)、燃料系統(tǒng)、制動系統(tǒng)等方面有廣泛的應(yīng)用，還可用于各種標(biāo)準(zhǔn)件及緊固件等。目前已用于實際生產(chǎn)的鋅基合金主要有：Zn—Co、Zn—Ni、Zn—Fe、Zn—Ti、Zn—P、Zn—Cr、Zn—Mn和Sn—Zn其中研究和應(yīng)用的比較多的是Zn—C0、Zn—Ni和Zn—Fe由于鐵族金屬(Fe、Co、Ni)的原子結(jié)構(gòu)相似，因而與鋅形成合金時的

3、共沉積特性也很相似。從電極電位來看，鐵族金屬比鋅的電位要正得多，但在共沉積時卻是鋅優(yōu)先沉積，這種現(xiàn)象稱為異常共沉積。Zn—Co合金電鍍最早在歐洲開發(fā)使用，現(xiàn)在美國亦已用于生產(chǎn)，但在日本，至今尚未進(jìn)入工業(yè)化。利用鋅基合金電鍍技術(shù)，鋅鍍層的耐蝕性得到極大的提高，但在裝飾性方面仍然存在問題。近年來，迅速發(fā)展的復(fù)合鍍層以其特殊性在工程中獲得了廣泛應(yīng)用。通過復(fù)合鍍鋅來提高耐蝕性已引起了人們的注意。復(fù)合鍍鋅層良好的涂飾性能為人們提供了一種集耐蝕性和裝飾性于一身的新方法。在中國，Zn—Co合金電鍍的研究起步較晚。進(jìn)入90年代以后，才逐漸開始對Zn—Co合金進(jìn)行研究。1992年，張景雙研究在氯化物鍍

4、液中電沉積鋅鈷合金。獲得鈷含量為0.6％1％的Zn—Co合金鍍層，耐蝕性較純鋅鍍層有明顯提高。1994年，楊哲龍等報道了一種堿性鋅酸鹽型電鍍Zn—Co合金工藝據(jù)稱，該工藝已投人生產(chǎn)，獲得的鍍層光亮致密，鍍層含鈷量為0.6％一1.0％。同年，楊哲龍等又研究了鋅酸鹽溶液電鍍Zn—Co合金工藝中主鹽、穩(wěn)定劑、溫度及電流密度等因素對鍍層中鈷含量的影響，并探討了合金鍍層的耐蝕機(jī)理1995年，黃清安等報道了用動電位掃描法研究氯化物鍍液中電沉積Zn—Co一P合金的陰極行為次年，黃清安等又報道了NaH2PO2對Zn—Co合金電沉積影響的研究指出在Zn—Co合金鍍液中加入NaH2PO3可使合金電沉積過

5、程的陰極極化增大，有利于合金鍍層晶粒細(xì)化。關(guān)于鋅鈷合金電鍍的研究，離產(chǎn)業(yè)化尚存在較遠(yuǎn)的距離。2.電鍍鋅一鈷合金鍍液體系Zn—Co合金鍍液有4種體系：硫酸鹽型、氯化物一硫酸鹽型、鋅酸鹽型和氯化物型。硫酸鹽體系研究得較早。其優(yōu)點是：鍍液成分簡單，容易維護(hù)，對材料腐蝕較小，陰極電流效率高；缺點是：分散能力較差，只適用于簡單零件的電鍍因此，硫酸鹽體系已逐漸被氯化物和鋅酸鹽所取代。堿性鋅酸鹽體系研究得較少。該體系的優(yōu)點是：分散能力和覆蓋能力都很好，鍍層光亮范圍寬，適用于較復(fù)雜的電鍍；缺點是電流效率不高。堿性鋅酸鹽體系配方成分及工藝條件配方成分及工藝條件范圍最佳值鋅，g/L7—2213.5氫氧化

6、鈉，g/L120—150130鈷添加劑，g/L3—156開缸劑，g/L20—6030光亮劑，g/L0.5—21鈷鹽絡(luò)合劑，g/L3—7.55.5凈化劑，g/L11電流密度，A/dm20.3—51—2.5溫度，℃10—4025氯化物體系研究得最多。該體系的優(yōu)點是：鍍液成分簡單，維護(hù)容易，陰極電流效率高，可鍍較復(fù)雜零件缺點是分散能力沒有堿性鋅酸鹽體系好，但也已足夠滿足生產(chǎn)需要。氯化物體系鍍液配方及工藝條件配方成分及工藝條件范圍氯化鋅，g/L70—90氯化鈷，g/L5—15氯化鉀或精制鹽，g/L180—220硼酸，g/L20—30ZE光亮劑，g/L15—20溫度，℃10—40PH值4.8—

7、5.5陰極電流密度，A/dm21—4陽極鋅板鍍層中鈷含量，％0.4—0.83.影響合金鍍層組成的因素已在生產(chǎn)上得到廣泛應(yīng)用的Zn—Co合金鍍層含鈷量多在0.5％～0.8％之間。實驗表明，隨著鍍層中含鈷量的增加Zn—Co合金的耐蝕性提高。但當(dāng)含鈷量超過1％以后，提高的幅度較小。因此，從經(jīng)濟(jì)和鍍液維護(hù)的角度考慮，多使用鍍層中含鈷量為0.5％～0.8％的Zn—Co合金。影響Zn—Co合金鍍層中含鈷量的因素較多，其中主要有以下4個因素：（1）鍍液中Co2的濃度：不