硫酸盐电镀锌工艺优化探究

1.工艺特点

硫酸盐电镀锌具有镀液简单、成本低廉、可采用较大的电流密度和镀后一般不进行钝化等优点而受到青睐。但硫酸盐镀液的分散能力和覆盖能力都比较差，因此只适用于加工形状简单的零件，如铁丝、钢带、板材和圆钢等。

2.镀液组分及工艺条件

硫酸盐电镀锌的镀液组分及工艺条件见表4-9。

表4-9 硫酸盐电镀锌的镀液组分及工艺条件

关于电流密度，硫酸盐电镀锌工艺有一定的特殊性，因该工艺主要用于线材的连续电镀。对于线材连续电镀通常是控制每个槽的电流，表4-10给出了线材连续电镀时的电流。

表4-10 线材连续电镀时的电流参考表

3.镀液的配制

1）在镀槽中加1/2左右的自来水，然后加入硫酸锌，搅拌使其完全溶解。

2）用10倍的热水溶解硼酸，在不断搅拌下让其完全溶解后倒入镀槽中。

3）如还需加硫酸钠、硫酸铝和氯化铵等，需用水溶解后加入镀槽。

4）光亮剂可直接加入，也可用自来水稀释后加入。

5）如光亮剂和硫酸锌质量均无问题，稍加电解后即可投入正常生产。

4.镀液中各成分的作用

（1）硫酸锌 硫酸锌是主盐，提供镀液中的锌离子。硫酸锌含量高低主要影响所采用的电流密度和沉积速度。以线材电镀为例，电镀时间非常短，仅几分钟而已，但镀层的厚度还得保证，这就要求尽可能加大电流密度。为了在大电流密度的情况下不致使镀层烧焦，就要求镀液中的锌离子含量要高一些，同时还要保证光亮剂不会发生盐析，否则镀层将会变得粗糙无光。(www.xing528.com)

（2）硫酸钠和氯化铵 硫酸钠和氯化铵都是导电盐，用来弥补硫酸盐镀液电导率的不足，主要作用是提高镀液的分散能力和覆盖能力。

（3）硼酸和硫酸铝 硼酸和硫酸铝都是硫酸盐镀液的pH缓冲剂。较早的无光硫酸盐镀锌液多采用硫酸铝作为缓冲剂，而现在的光亮硫酸盐镀液多采用硼酸作为缓冲剂。硼酸的加入量为25～30g/L，虽然硼酸含量越高，其缓冲性就越好，但硼酸在常温下的溶解度是较低的，加多了也不溶解，反而会影响镀液性能。硫酸铝的溶解度虽然较高，但当其含量过高时，会导致光亮剂的盐析。

（4）添加剂 硫酸盐电镀锌是在没有配位剂的简单盐溶液中进行的，如果没有添加剂，镀取的将是海绵状的黑色锌粉末。为了使镀层结晶细致，过去常加入胶体化合物或含硫化合物作为添加剂。胶体化合物较贵；含硫化合物过量时容易使镀层发脆，而且镀层色泽会变黄。硫酸盐电镀锌的光亮剂也需要有主光亮剂、载体光亮剂和辅助光亮剂。硫酸盐电镀锌常用的载体光亮剂必须有很高的耐盐度；主光亮剂可采用苄叉丙酮；辅助光亮剂常用含苯环的脂肪酸、含氮杂环化合物和萘醛缩合物等，如苯甲酸钠、磺基水杨酸和肉桂酸等。

5.工艺条件的影响

（1）pH值 硫酸盐镀液的pH值一般为3～5.5。除镀液组分外，pH值的高低还与所采用的电流密度和电镀方式有关。电流密度较小时，pH值可以适当高一些，这样电流效率也会高一些。pH值过高，锌离子及其他金属杂质就可能形成氢氧化物，并在阴极上沉积，使镀层粗糙无光。电流密度较大时，pH值要适当低一些。为防止镀层烧焦，除主盐含量要高一些外，降低pH值也是必要的。

（2）温度 硫酸盐镀锌一般在室温下进行。温度较高时，对于非光亮硫酸盐镀锌，镀层结晶会粗糙。对于光亮硫酸盐电镀锌，镀液的温度取决于光亮剂的质量，只要镀液的温度在其浊点以下，配以相适应的电流密度，即使温度高一些，镀锌层还是光亮如常。对于一般连续的线材电镀，镀液的含量都比较高，几乎接近饱和，温度过低，就会有结晶析出。

（3）电流密度 电流密度要与所采用的工艺及槽液温度相适应。电流密度过大，无论对镀液还是导电机构都有较高的要求，而这些要求一般工厂无法满足，因而会引起较多的质量事故。电流密度的选用原则是：镀液含量高、温度高和线速度快时，允许电流密度大；反之则要减少电流密度。总之，在不使镀层烧焦的前提下，尽可能采用较大的电流密度，这样既经济又能保证镀层质量。

（4）阴极移动 线材连续电镀镀件的移动速度很快，这是为适应采用高电流密度的需要，从而也是为满足产量的需要。线速度一般高达15～40m/min。移动速度要与镀槽的长度、镀液组分和电流密度大小相适应。

6.镀液维护和故障处理

为确保镀层质量，必须注意以下问题：

1）适当控制硫酸锌含量，不要把含量控制得太高，以避免硫酸锌结晶析出。

2）要防止杂质进入镀槽。不要让预处理的酸洗液带入电镀槽，另外要选用优质锌板。

3）当镀液的含量和温度范围变化不大且电流密度不大时，应考虑硼酸含量是否偏低。硼酸也要定期分析，定期添加。硼酸含量过低，对pH值的缓冲作用会减弱，使电流密度范围变窄，镀层的光亮度也会受到影响。因此，硼酸的含量控制得稍高些是有利的。

4）出现镀层粗糙灰暗时，如果镀液混浊，则是光亮剂盐析所致，可能是镀液温度太高或镀液含量过高造成的，也可能是pH值过低造成的。镀液温度过高，就要适当降温；镀液含量太高，就要进行适当的稀释；pH值太低，可用稀氢氧化钠溶液调节。电流密度过大时，也会出现镀层粗糙灰暗现象，其实这种现象是镀层烧焦的表现。

5）如果沉积速度太慢，可能是镀液中硫酸锌含量过低，或镀液受到了铬酸等一些氧化剂的污染。镀液温度低时能降低沉积速度，镀液中主光亮剂过量或载体光亮剂不足时，也会降低沉积速度。镀液pH值过低时，会降低电流效率，因而也会影响沉积速度。

6）干燥后镀层表面若出现白斑，主要是镀后清洗不净所致，或清洗水中矿物质含量过高。