电镀Zn-Mn合金的特点与应用

与锌和铁族金属的共沉积不同，锌与锰的共沉积是锌与电势更低的锰的共沉积，锌优先沉积，为正常共沉积。

Zn-Mn合金镀层高耐蚀性与其腐蚀产物有关，腐蚀产物为ZnCl₂·4Zn（OH）₂和γ-Mn₂O₂。尽管ZnCl₂·4Zn（OH）₂具有抑制腐蚀反应的作用，但主要是γ-Mn₂O₂在起作用，它能够在镀层表面形成茶色的覆盖层，表面平滑，能有效地抑制腐蚀反应的进行。镀层表面形成氧化膜后，电势增加，但对于钢铁件来说仍为阳极镀层。

Zn-Mn合金镀层为防护性镀层，耐蚀性与镀层中锰含量密切相关。当镀层中锰的质量分数低于20%时，耐蚀性与锌镀层相当；当镀层中锰的质量分数大于20%时，随着锰含量的提高，镀层耐蚀性迅速提高；当锰的质量分数达到50%左右时，进一步增加锰含量，耐蚀性不再增加。因此，常用Zn-Mn合金镀层中锰的质量分数为30%～50%。

Zn-Mn合金镀层具有良好的涂装性，镀层与涂层结合良好，耐蚀性比锌镀层涂装件好得多。

目前，电镀Zn-Mn合金主要用于电镀钢板，电镀后再经电泳涂装，从而提高钢板的防护性。

1.镀液组分及工艺条件

Zn-Mn合金镀液一般是以柠檬酸为配位剂的硫酸盐镀液。其镀液组分及工艺条件如下：

硫酸锌（ZnSO₄·7H₂O） 50～100g/L

硫酸锰（MnSO₄·H₂O） 40～90g/L

柠檬酸钠（Na₃C₆H₅O₇·2H₂O） 180～300g/L(https://www.xing528.com)

添加剂 0.2～1.6g/L

pH值 5.4～5.6

温度 40～60℃

电流密度 10～40A/dm²

2.镀液中各成分的作用及工艺条件的影响

（1）主盐 为了得到一定组分的合金镀层，必须控制镀液的Zn²⁺与Mn²⁺的比值。随着镀液中Mn²⁺含量的增加，在镀层锰含量增加的同时，阴极电流效率下降。通常，为保证镀层的锰含量一定，并且电流效率较高，一般控制Mn²⁺的摩尔分数为56%左右，这时可得到锰的质量分数为40%左右的Zn-Mn合金镀层，阴极电流效率为45%左右。

（2）配位剂 柠檬酸钠与Zn²⁺及Mn²⁺分别形成[ZnCit]^-（Cit表示柠檬酸根）和[MnCit]^-配离子，使锌、锰的析出电势降低，使镀层结晶细致，镀液稳定。

（3）阴极电流密度 阴极电流密度显著地影响镀层锰含量，电流密度过低，镀层中没有锰共沉积；随着电流密度的增加，镀层锰含量增加；阴极电流密度过高，镀层锰含量反而下降。阴极电流密度对镀层外观也有较大影响，电流密度较低时，镀层为灰白色，具有良好的金属光泽；电流密度过高，镀层为黑色。

（4）pH值 pH值通过对金属配离子的影响而对镀层组分产生影响。随着pH值的下降，电流密度上限提高，电流效率随之提高。但是，pH值过低，电镀过程中容易生成白色沉淀，这种沉淀可能是锰与柠檬酸形成的化合物。pH值为5.6时，Mn²⁺与Cit^3-形成[MnCit]-配离子。随着pH值的下降，形成MnHCit的量增加。pH值低到5.0时，即开始有沉淀生成。