锌铁合金层大都是代替锌层作黑色金属的耐腐蚀镀层。含铁7％～25％的合金层耐蚀性最好，用作汽车钢板电泳涂漆的底层，为提高与油漆的结合力常进行磷化处理。对于一般防护零件镀后进行处理，但含铁量大于l％时就难以钝化了。根据使用合金镀层的含铁量，可分为高铁锌铁合金镀层和低铁锌铁合金镀层两种。 含铁小于l％的锌铁合金，便于钝化；含铁0．4％的合金耐蚀性很好。这种低铁合金另一个优点是进行黑色钝化处理无需用银盐，从而降低了成本。含少量铁的锌铁合金耐蚀性优于锌镀层，一方面是因为锌与铁的电位差大，作为阳极性镀层其腐蚀动力大，造成锌层的过量腐蚀；含少量铁的锌铁合金层与铁的电位差减小，形成的牺牲阳极腐蚀速度大大减小，从而显示出优良的耐蚀性。另一方面原因在于锌铁合金镀层的晶粒较纯锌层(包括热镀锌层)更加细小而致密，在腐蚀介质中，比纯锌层有更大的极化电阻和更正的稳定电位(约+50mV)，因而比纯锌层有更高的抗蚀性。镀层加厚至24ixm，其细小均匀的晶粒使镀层致密得几乎无孔隙，抗蚀性能更加优异。 高铁锌铁合金，镀层经抛光后镀铬或光亮镀层闪镀铜后镀铬，作日用五金制品的防护-装饰镀层。含铁l0％～l5％的锌铁合金常作为装饰性镀黄铜的底层，以提高其耐蚀性。高铁合金可从焦磷酸盐镀液中镀取，故可替代氰化镀锌铜合金，以减轻环境污染。 一、高铁锌铁合金电镀 (一)从焦磷酸盐中电镀高铁锌铁合金 1．焦磷酸盐中电镀高铁锌铁合金工艺规范(见表4—2—10) 表4—2—10焦磷酸盐镀液电镀锌铁合金的工艺规范  2．镀液的配制方法 (1)将计算量的焦磷酸钾和磷酸氢二钠溶入总体积l／2的温水中； (2)用温水将焦磷酸锌调成糊状，在搅拌下加入(1)中；若自制焦磷酸锌，其生成反应如下：  (3)调整pH值至11左右，以防加入三氯化铁时pH值急剧下降； (4)将计算量的三氯化铁溶于水，在搅拌下慢慢加入槽中； (5)调整pH值至工艺规范； (6)加入洋茉莉醛添加剂，加水至规定体积，电解数小时后即可试镀。358 洋茉莉醛添加剂的配制①用于普通无光镀锌铁合金的洋茉莉醛。将对甲苯磺酰胺溶于乙醇中，再将洋茉莉醛以水浴加热熔融后与前者混合即可。甲苯磺酰胺与洋茉莉醛的质量比为2：1。②用于镀光亮锌铁合金的洋茉莉醛。配制方法同锌铜合金电镀中的一样，洋茉莉醛：重亚硫酸钠：乙醇的质量比为1：2：1．5。 3．镀液成分和工艺规范的影响 (1)焦磷酸锌和三氯化铁。是主盐，提供被沉积的金属离子。锌离子浓度太高，合金镀层套铬困难易发花；过低则镀层中铁较多，镀层呈暗黑色。铁离子含量过高时镀层出现粗条纹，不易抛光，耐蚀性降低；铁过低则镀层发暗。 (2)焦磷酸钾。主络合剂，并促进阳极溶解。含量过高电流效率降低；过低镀液的分散能力差，镀层结晶粗糙。 (3)磷酸氢二钠。主要起缓冲pH值和抑制焦磷酸水解成亚磷酸的作用。 (4)洋茉莉醛。起细化结晶、提高镀层光泽的作用。含量过高会导致镀层发脆、起壳和结合力差等疵病。 (5)pH值。pH值高镀层粗糙，不易套铬；pH值过低焦磷酸钾易水解，镀层色泽不均匀，凹部镀层发黑。 (6)温度。随温度升高铁含量升高，低电流密度处发黑；温度低，阴极电流效率下降，容易“烧焦”。 (7)电源和电流密度。电源波动因素要小，以平滑直流为好，采用三相全波整流加滤波器。普通锌铁合金镀液电流密度范围较窄，电流密度高易“烧焦”；过低则镀层呈灰黑色。 (8)阳极。采用锌、铁阳极分别悬挂。停镀时取出锌或铁，以免产生化学置换，使镀液中金属离子比例失调。 4．常见故障及纠正方法 电镀锌铁合金常见故障及纠正方法见表4—2—11。 表4—2—11电镀锌铁合金常见故障及纠正方法  (二)从硫酸盐中电镀高铁锌铁合金 对于汽车等高耐蚀要求的钢铁零件，镀高铁锌合金后磷化作涂装底层者，如形状简单的钢板、钢管、各类线材，可从硫酸盐中电沉积含铁量在7％以上的锌铁合金，且适合于高速电镀，阴极电流密度较高，多在10A／dm2以上。 1．从硫酸盐中电镀高铁锌铁合金工艺规范(见表4—2—12) 2．镀液成分和工艺规范的影响 (1)硫酸锌和硫酸亚铁。是主盐，它们分别提供锌离子和亚铁离子，改变镀液中的(Zn2+／Fe2+)浓度比，则镀层中铁含量发生变化。当镀液中[Fe2+／(Zn2++Fe2+)]>0．4时，才能得到合金镀层。由于镀液中亚铁离子的浓度变化对镀层含铁量影响很大，所以电镀过程中必须严格控制镀液的组成。 表4—2—12硫酸盐电镀高铁锌铁合金的工艺规范  (2)硫酸钠或硫酸铝。是导电盐，以提高镀液的导电率，改善镀液性能。随着导电盐含量的增加，镀层中铁含量也有所增加。 (3)醋酸钠。镀液pH值的缓冲剂。在高电流密度时，阴极析氢比较严重，阴极表面附近的pH值上升比较快，造成镀液不稳定，缓冲剂即可起到稳定pH值的作用。 (4)柠檬酸。镀液的稳定剂。亚铁离子在镀液中极易被氧化为三价铁离子，为防止这一反应的进行，可加入稳定剂，通常使用的是还原剂或络合剂，如铁粉、锌粉和柠檬酸等。 (5)阴极电流密度。在硫酸盐镀液中常使用较高的电流密度，以达到较高的生产效率。常辅以较高的镀液温度和较低的pH值相匹配。 二、低铁锌铁合金电镀 含铁0．3％一0．6％的低铁合金作为防护镀层以替代镀纯锌，应用广泛，特别容易钝化成彩虹色或黑色。这种合金进行黑色钝化时可不用银盐，钝化膜厚实，耐蚀性比同厚度的锌镀层高得多，中性盐雾试验可达l000h以上。 低铁锌铁合金可从锌酸盐和氯化物体系中镀取。这种合金同锌镍、锌钴合金一样，代表着耐蚀合金发展的方向，有很大的应用前景。 (一)从锌酸盐中镀锌铁合金工艺规范 1．从锌酸盐中镀锌铁合金工艺规范(见表4—2—13) 工艺3中的铁络合剂可用羟基羧酸盐如酒石酸盐、柠檬酸盐等。 2．镀液的维护以工艺1为例： 表4—2—13锌酸盐镀锌铁合金工艺规范  (1)定期分析调整镀液中各成分含量，使之保持在工艺范围内。Fe2+的含量应保持在0．08g／L～0．12g／L范围内。 (2)光亮剂的消耗量为50mL／kA·h～100mL／kA·h，补给剂的消耗量为150mL／kA·h～200mL／kA·h。当温度超过40℃时，二者消耗量均会增加。开缸剂根据工件带出的损耗来补加，一般100mL／kA·h。、 (3)工作结束后需将锌板拿上来，否则由于锌板溶解，影响锌、铁的比例成分。 |
