摘要介绍氯化物锌铁合金在防护电镀领域方方面面的应用,总结10所应用实践的基本经验,批出是可望取代电镀锌与热浸镀锌的理想工艺. 关键词电镀、锌铁合金、应用技术 1前言 锌铁合金电镀有酸性和碱性两类溶液，镀层铁含量从0.2%~27%不等，含量高于3%为高铁含量低于1%为低铁含量，以0.2%~0.8%的防护性能最优异。防护性能比锌镀层提高3-5倍已形成共识。 目前国外锌铁合金的应用越来越广泛，在欧洲、日本、美国和亚洲各国已得到大量应用，特别是日本更为广泛，Zn-Fe合金已完全取代了镀锌。 国内的Zn-Fe合金已开始应用于生产。本工艺为酸性氯化物体系，1992年初用于生产实践，同年《电镀与涂饰》第三期发表笔者的论文。10年来，已先后在国内各电镀杂志发表7篇本工艺性应用论文。 1997年国防工业出版社出版的第三版《电镀手册》将本工艺编入电镀合金章的锌基合金一节内。 本工艺取代电镀锌，镀厚10μm，经超低铬(CrO32g/L)彩钝后，按GB/T6458-1986标准作盐雾试验7周期(168h)，样件钝化膜未变色，也无白锈，完好无损。取代热浸镀锌，将钢管镀厚24μm，经超低铬(CrO30.5g/L)银白钝化后，按GB/T3091-1993标准作硫酸铜浸渍试验，结果表明，完全符合热浸镀锌标准。 这表明本工艺取代电镀锌与热浸锌是较为理想的。 2工艺要点
2.2溶液配制 先将ZnCL2与KC1用1/2体积水溶解，加锌粉与粉状活性炭各1g/L处理过滤入槽。以试剂HC1调PH至4。将抗坏血酸用适量水溶解后倒入以10倍水溶解的FeSO4.7H2O溶液内，此时溶液显浑，静置到清澈透明时加入。ZF-A开缸剂以1-2倍水、ZF光亮剂以2-3倍水(夏秋冷水，冬春热水)、ZF-B调整剂以2-3倍水稀释加入。将水补加至所需体积，溶液搅拌均匀，电解4h试镀生产。 2.3氯化物镀锌液的转化 钾(钠)盐镀锌可直接转化。 用1g/L-2g/L锌粉5g/L-7g/L粉状活性炭处理过滤，以试剂HC1调PH至4，现按本工艺所需成份含量补加即成。原有硼酸无多大影响，随带出量消耗完为止。 3应用 氯化物锌铁合金广泛应用于防护电镀的方方面面。挂镀除钢铁零部件外，则为钢管内外、线路金具、板材、轻钢龙骨与玛钢管件等。滚镀正在应用。连续电镀有线材与家用电器内的小管材等。 本工艺应用10年来，用户作了较为客观的评价。正如哈尔滨仪表厂电镀分厂在《材料保护》2001年第6期发表的《电镀锌铁合金工艺的应用》一文中将应用情况总结为三条： (1)锌铁合金镀层硬度高，光亮度好。当镀厚10μm以上时，经机械抛光，其亮度可与镀铬相媲美; (2)经银白钝化后，作中盐雾试验，96h无白锈。彩钝后，盐雾试验165h无白锈，且钝化膜不变色; (3)锌铁合金比镀锌工艺更稳定，镀液易维护，镀层防护性能比镀锌层提高3倍以上。 在生产实践中，不公取代了电镀锌，还取代热浸镀锌。因为执镀锌层不完全是纯锌层，确切地说也是锌铁合金层。其组成为：η纯锌层—∈锌—铁层—δ铁锌合金层—y铁—锌层—a铁基体。 镀层除含铁外，还要有一定的镀层厚度。由于镀锌层厚而致密孔隙小，腐蚀介质不易渗入腐蚀基体。 热浸镀锌的铁来自液态锌对铁制锌锅的熔解产生，Zn—Fe液中的铁以离子态(Fe2+)加入的，在电场作用下，主要按异常共沉积机理形成Zn—Fe合金镀层。镀层晶粒比锌层晶粒更加细小而致密，镀厚24μm以上时，细小均匀的晶粒使镀层致密得几乎无孔隙，抗腐蚀性能还超过热镀锌标准(见表2)。
同时锌铁合金与热镀锌比，在电镀过程中的锌耗、能耗成倍降低，生产成本也成倍降低，从而大大地增强了市场的竞争能力。 4体会 4.1镀液稳定性的控制 pH值是弱酸性溶液的重要工艺条件，关系到溶液的稳定正常。实践体会，在本工艺中尤为重要，因此pH的稳定是本工艺镀液稳定的基础，也是基本经验。 在弱酸性镀液里，一般都以硼酸作缓冲剂以稳定pH，笔者没有加入。工艺试验与生产实践表明，硼酸对本工艺的缓冲作用不大。用试剂配2000mLZn—Fe镀液，1000ML加硼酸30g，1000ML不加，在相同电流、时间、工件各镀60dm2后测pH均上升0.1。某厂Zn—Fe液含硼酸30g/L，镀轻钢龙骨，生产两班倒满负荷，每天还需要用稀HC1调pH，否则影响镀层质量。 此外，H3BO3在氯锌液中易形成不溶性聚硼酸锌化合物，使阳极表面形成较硬膜层，影响阳极正常溶解，游离于溶液中，还降低镀液导电性能。鉴于此可不用硼酸。 影响pH稳定除阴极析氢外，则是阳极。停镀取出阳极，生产再挂入，pH稳定。停镀不取阳极，生产时(隔夜)测试pH上升0.5。这在工艺试验与生产应用中均得到验证。 不取阳极pH上升，是由于锌阳极浸入以锌为主的盐溶液里，无电流通过时，在阳极与溶液两相界面要自发形成双电层。使溶液内氧化与还原反应无规则地不停地进行。反应结果，阳极自溶解，主盐增多，Fe2+氧化成Fe3+加快，pH随之上升。 试验与生产还表明，停镀一个月以上，溶液中虽无阳极，pH也缓慢上升，这是由于空气中的氧不断渗入溶液与Fe2+产生氧化反应的结果。 因此停镀时间较长，恢复生产时应加0.2g/L—0.3g/L抗坏血酸将Fe3+还原为Fe2+将pH调至4，方能生产。 稳定pH的措施： (1)停镀取出阳极，生产时再挂入; (2)每天用精密试纸测Ph，高于5用稀盐酸调至4;低于3.5用稀氢氧化钠溶液调至4。 (3)阴极电流密度，多用中下限，少用上限。电流大，析氢量大，pH上升。 工艺条件的pH影响镀液稳定性能，基础液中的盐和导电盐也是不可忽视的因素。在生产中只要将主盐和导电盐的浓度，阴极电流密度与pH值控制在工艺范围，镀液就能稳定正常生产。 4.22独特的后处理工艺 锌铁合金镀层铁含量在3%—50%需闪镀一层光亮锌才能常规钝化;含铁量小于1%能常规钝化。前者已形成共识，后者并非如此。 本工艺铁含量0.2%-0.8%。电镀时对工艺条件稍有忽视，钝化膜质量也有影响，这已为生产所验证。 实践证明，氯化物锌铁合金的钝化不能用镀锌的常规钝化，只能用适合于自身特点的钝化工艺。 实践总结：HNO3出光液浓度为1ML/L–3ML/L，各色钝化液除兰白与军绿钝化液HNO33ML/L-5ML/L外，其余色泽均无HNO3;CrO3除黑钝化30g/L外，其余CrO3均在0.5g/L-5g/L之间。 本工艺银白钝化，光亮照人，彩色钝化，鲜艳夺目，黑色钝化，油光黑亮，深受用户青睐。 5结语 综上所述，10年应用实践表明，锌铁合金对提高镀层质量，减薄镀层，节约金属，减少污染与降低成本方面是取代电镀与热浸镀锌的理想工艺，同时也展示了锌铁合金是一个很有发展前景的防护电镀工艺。
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