电镀Zn-Ti合金优化工艺探究

Zn-Ti合金镀层的耐蚀性比锌镀层好，随着镀层钛含量的提高，镀层耐蚀性提高。当镀层中钛的质量分数达到15%时，中性盐雾试验1000h后镀层表面无红锈产生（镀层厚度3μm，未钝化）。Zn-Ti合金镀层也可进行钝化处理，对于钛的质量分数低于1%的合金镀层，可用与镀锌钝化液基本相同的钝化液钝化，钝化后耐蚀性进一步提高。

Zn-Ti合金常用于电镀钢板，以提高钢板的防护性能。

电镀Zn-Ti合金镀液可分为酸性体系和碱性体系两类，酸性体系又可分为硫酸盐型和氯化物型。

1.酸性体系电镀Zn-Ti合金

（1）镀液组分及工艺条件 酸性体系电镀Zn-Ti合金的镀液组分及工艺条件见表5-22。

表5-22 酸性体系电镀Zn-Ti合金的镀液组分及工艺条件

（2）镀液中各成分的作用及工艺条件的影响

1）主盐。在酸性镀液中，锌的硫酸盐和氯化物是主盐，提供锌离子。若锌盐含量过低，沉积速度慢，镀层结晶粗糙；锌盐含量过高，则溶解困难。镀液中的硫酸钛、氟化钛钾或钠也是主盐，能提供Ti²⁺和Ti⁴⁺离子。若钛盐含量过低，则镀层钛含量低，不能保证所期望的耐蚀性；钛盐含量也不易过高，因其溶解度有限，溶解达到一定程度后，即使再增加钛盐含量，镀层钛含量也不会继续增加。另外，钛盐容易水解，使镀液不稳定，但可加入适量的有机羧酸或盐作为稳定剂，它对钛离子有一定的配合作用，从而起到稳定镀液的作用。

酸性镀液能得到钛的质量分数为1.5%～15%的合金镀层，随镀层钛含量的增加，耐蚀性提高。当镀层中钛的质量分数达到15%时，其耐蚀性最好，中性盐雾试验表明，出红锈时间达到1000h以上，比同厚度的锌镀层高3倍以上。但是，通常难以达到这样高的钛含量。

2）导电盐。铵盐作为导电盐，除可提高镀液的导电性外，还具有提高钛盐溶解度的作用，从而可使钛含量较高的Zn-Ti合金具有较快的沉积速度。

3）SO₄^2-与F^-的摩尔比或Cl^-与F^-的摩尔比。该比值是制约镀液中钛离子稳定性的主要因素。当酸根离子含量过低时，镀液中Ti⁴⁺很不稳定，易形成钛的氢氧化物并夹杂在镀层中，使镀层粗糙，出麻点，耐蚀性下降；当F-含量相对过低时，虽然Ti⁴⁺稳定性提高，但会使沉积速度下降，并且镀层钛含量难以提高。

2.碱性体系电镀Zn-Ti合金(www.xing528.com)

在碱性镀锌液中加入钛盐以及稳定钛离子的辅助配位剂或稳定剂，即可得到碱性Zn-Ti合金镀液，电镀可得到含少量钛的Zn-Ti合金镀层。其镀液组分及工艺条件见表5-23。

表5-23 碱性体系电镀Zn-Ti合金的镀液组分及工艺条件

该工艺得到的Zn-Ti合金镀层与基体结合良好，镀层结晶致密、平滑。随镀液中钛离子的增加，镀层钛含量增加。在氰化物镀液中，当镀层钛的质量分数增加到接近1%时，进一步增加钛离子含量，镀层钛含量也不再增加。阴极电流密度增加，镀层钛含量增加。在电镀过程中，镀液温度的变化对镀层钛含量影响不大。虽然Zn-Ti合金镀层的钛含量很低，但耐蚀性却比锌镀层有明显提高。另外，还可大大降低镀层的氢脆性。测试表明，当镀层中钛的质量分数为0.5%时，在200℃保温6h，就可以完全除去高强钢中的氢。这说明含钛的Zn-Ti合金镀层，可以增大基体氢往外逸出的能力，从而使高强钢的氢脆敏感性降低。

3.Zn-Ti合金镀层的钝化处理

钛含量较低的Zn-Ti合金镀层可容易地进行铬酸盐钝化处理，其钝化工艺与镀锌层差不多，可得到彩虹色钝化膜。其钝化液组分及工艺条件如下：

铬酐 5.0g/L

硫酸根 0.5g/L

硝酸根 5.0g/L

钛离子 0.1g/L

温度 室温

时间 10～15s