氯化铵电镀锌工艺优化

1.工艺特点

氯化物电镀锌有3种支持电解质。因支持电解质的不同，镀液可分为3类，即氯化铵镀液、氯化钾镀液和氯化钠镀液。氯化钠镀液因其电阻稍大，对光亮剂的要求又比较高，一般光亮剂在这种镀液中容易析出，虽然镀液的成本较低，但日常运行费用高，所以这种工艺应用面不广。

氯化铵电镀锌又称铵盐电镀锌，是氯化物电镀锌中应用最早的一种。这种工艺应用面最广，直到目前为止，仍有不少单位在采用。虽然氯化铵的导电性较好，对载体光亮剂的容纳量也最大，但这类镀液的缺点是：易分解，析出氨气多，对钢铁设备腐蚀严重。氯化铵电镀锌的废水处理比氯化钾和氯化钠电镀锌困难。随着氯化钾电镀锌添加剂问题得到解决，该工艺已逐渐被氯化钾电镀锌取代。

氯化铵电镀锌以其是否再加其他配位剂，演绎出很多种工艺，如氨三乙酸-氯化铵镀锌、柠檬酸-氯化铵镀锌等。

2.镀液组分及工艺条件

氯化铵电镀锌的镀液组分及工艺条件见表4-6。

表4-6 氯化铵电镀锌的镀液组分及工艺条件

3.镀液的配制

1）在镀槽中加入计算量的氯化铵，加60℃左右的热水进行溶解，溶解时用木棒或塑料棒不断搅拌。

2）用自来水或已溶解的氯化铵溶液溶解氧化锌。

3）加入其他组分。六次甲基四胺、硫脲和聚乙二醇用热水溶解后分别加入；平平加和HW高温匀染剂比较难溶解，最好用蒸汽冲溶，或用沸水来溶解；苄叉丙酮要溶解在热的平平加或热的HW高温匀染剂中；洋茉莉醛是用焦亚磷酸钠加成法将其磺化成可溶性产物后加入的。

4）加水到规定体积，然后挂瓦楞铁进行电解处理，直至镀层合格，就可投入正常生产。电解时阴极电流密度为0.1～0.2A/dm²，电解时间长短取决于氯化锌中杂质的含量。

4.镀液中各成分的作用

（1）氯化锌 氯化锌是主盐，提供镀液中的锌离子。氯化锌含量的高低对镀锌层的质量影响很大。氯化锌含量高，阴极电流效率高，沉积速度快，但分散能力差一些。氯化锌含量过低，阴极电流效率低，镀层沉积速度慢，覆盖能力也会变差。氯化锌的含量还与添加剂质量有关，如采用平平加和苄叉丙酮（或洋茉莉醛）作为光亮剂，则氯化锌含量不能太高；若采用CZ-87等一类耐高温氯化物电镀锌光亮剂，则氯化锌的含量可以大大提高，这样可以采用较大的电流密度，提高电流效率。电镀形状简单的工件时，工艺中的氯化锌含量要尽可能的高；反之，电镀形状较复杂的工件时，则氯化锌的含量要适当降低。

（2）氯化铵 氯化铵在镀液中主要起导电作用，同时它又是一种配位剂和阳极去极化剂。氯化铵的导电性在氯化物镀锌介质中是最好的，比氯化钾和氯化钠都好。但氯化铵在高温下易分解，对电镀设备腐蚀严重。氯化铵镀液对光亮剂的要求较低。氯化铵含量提高，镀液的导电性好，槽电压降低，能节约电能，镀液的覆盖能力和分散能力好，因此镀液中氯化铵的含量适当高些是有利的。但如果氯化铵含量过高，离子的活度反而会变小，且容易结晶析出。氯化铵含量过低，会使导电性变差，槽电压升高，锌阳极板容易钝化，镀液的覆盖能力和分散能力均会变差。

（3）氨三乙酸 氨三乙酸作为锌的中等程度的配位剂，在早期的氯化铵电镀锌中应用比较普遍。加入氨三乙酸后，能提高镀液的覆盖能力和分散能力。但氨三乙酸价格较高，加入后会使废水中的锌离子更难以处理，加入量过多还容易使锌镀层钝化膜变色。另外，氨三乙酸具有一定的毒性。随着氯化物电镀锌光亮剂质量的改进和提高，现在已经很少使用氨三乙酸。(www.xing528.com)

（4）柠檬酸 柠檬酸也是一种配位剂，其配合能力要比氯化铵强得多。柠檬酸能显著提高镀液的分散能力和覆盖能力，使镀层结晶细致。但柠檬酸易于使二价铁杂质积累，二价铁过量就会使电流密度范围大大缩小，这样镀层就容易出现烧焦现象。

（5）六次甲基四胺 六次甲基四胺又名乌洛托品，它能降低镀层的脆性，并能改善镀层的结晶状态。

（6）添加剂 氯化铵电镀锌的添加剂是一种非常重要的成分，如果镀液中没有合适的添加剂，所得到的镀锌层呈海绵状。氯化铵电镀锌添加剂（或称光亮剂）可分成三类：第一类是载体光亮剂，第二类是主光亮剂，第三类是辅助光亮剂。

载体光亮剂由一种或一种以上的非离子表面活性剂组成，常用的有：聚乙二醇、平平加（脂肪醇聚氧乙烯醚，又称匀染剂O）等，聚乙二醇通常与硫脲相配合组成一组光亮剂。主光亮剂对镀层有着强烈的出光效果，并有较好的整平性。氯化铵电镀锌的主光亮剂主要是芳香醛和芳香酮，还有吡啶类化合物等，如香草醛、大茴香醛、洋茉莉醛、苄叉丙酮、苯丙酮等。辅助光亮剂的作用不如主光亮剂强，只能起到半光亮的作用，同时能扩大电流密度范围和提高镀液的覆盖能力。因氯化铵导电性好，氯化铵镀液中一般不需加入辅助光亮剂。

5.工艺条件的影响

（1）pH值 氯化铵镀液的最佳pH值为5.5～6.0，但要求并不很严格。由于溶液中的铵会与锌离子配合，即使pH值高些，也不会形成氢氧化锌沉淀。另外，氯化铵在镀液中会起到缓冲作用，当镀液的pH值达到6.8时，镀液的pH值就比较稳定，即使再往镀液中加入大量的碱，pH值也几乎不再上升。

（2）温度 镀液温度对氯化铵电镀锌质量影响很大，氯化铵镀液最适宜的温度是15～35℃。温度还与添加剂质量密切相关，如果温度太高，载体光亮剂可能会析出，主光亮剂也就不能发挥作用。即使所用的添加剂质量较好、耐高温，但如果温度过高，氯化铵也会分解，污染环境，且提高生产成本。因此，即使选择较好的光亮剂，氯化铵镀液的温度也不可超过45℃。

（3）电流密度 阴极电流密度与镀液含量和温度有密切关系，与阴极是否移动也有关系。镀液温度高时，电流密度也要大一些；反之则要小一些。有阴极移动时，电流密度可大一些。镀液中锌离子含量高时，容许电流密度大一些。对添加剂而言，载体光亮剂含量增多，容许电流密度也大一些。

（4）阴极移动 阴极移动对提高镀层的沉积速度和均匀性都是有好处的。这是因为阴极移动可加速锌离子的扩散，从而能大大提高电流密度，还可防止镀层烧焦现象的出现。阴极移动速度一般为10～12次/min，移动距离为10～15cm。

（5）阳极 阳极采用0号锌板较好。如用1号锌板，刚镀出的镀层看似没有区别，但钝化膜可能容易变色。阳极板不宜挂得太少；否则，会使镀层不均匀，而且槽电压也高，会浪费电能。

6.镀液维护和故障处理

（1）原材料的选择 氯化铵电镀锌所用原料不多，如果镀液中不加硼酸，原料仅为氯化铵和氯化锌，氯化铵一般不会出现质量问题，但氯化锌易出现质量问题。质量差的氯化锌含有较多的铜和铅杂质，必须加以注意。另外，还要注意锌板的质量。好的锌板在电镀后从镀液中提出来时表面的花纹大，质量差的锌板花纹很细碎。铜杂质多时，镀层会发黑；铅杂质多时，会降低阴极电流效率和镀液覆盖能力，钝化膜很容易变色。

（2）控制外来杂质 除了由劣质锌板带来铜、铅等金属杂质外，从外部带入的杂质主要是铜离子。铜离子的来源主要是阴极与阳极铜棒、锌板的挂钩和挂镀件的铜挂钩。因为氯化铵镀液对铜的腐蚀性很大，铜棒或铜挂钩的表面会罩上一层铜绿，长时间不清洗，铜绿会掉入镀液。铜杂质可采用锌粉或电解法处理。锌粉在使用前最好先活化。处理铜杂质的最有效方法还是电解法，阴极电流密度为0.1～0.15A/dm²即可，虽然时间稍长，但可靠方便。

（3）加料方法 固体氯化铵不可直接加入镀槽，应事先溶解在一个容器中，需要时要向镀液中加入饱和的氯化铵溶液，这样既节省氯化铵，又能保持镀液的稳定性。另外，直接加入氯化铵会造成镀液局部过饱和，造成载体光亮剂的盐析。

（4）镀液含量控制 控制镀液含量是保证电镀溶液稳定的一项重要措施。氯化铵电镀锌出现问题多数是由于氯化铵含量过高造成的。氯化铵含量太高会造成载体光亮剂盐析，主光亮剂自然也不会溶解在水中，镀层当然会变得粗糙，覆盖能力也会变差。由于氯化铵高温下会分解析出氨气，氯离子留在溶液中，因此分析氯化铵含量时应分析氯离子的含量，而不是铵离子，否则不管如何测量，氯化铵的含量也不高。另外，锌离子的含量也是不可忽视的。锌离子含量偏高，覆盖能力和分散能力变差，镀层结晶也变得粗大；锌离子含量偏低，电流效率降低，允许的电流密度范围变窄。除此之外，锌离子含量的高低还与镀件形状、镀液温度、是否阴极移动，以及添加剂质量等有关，要根据具体情况灵活掌握。