碱性无氰锌镍合金电镀工艺：防护性能卓越，适用于汽车摩托车表面处理

碱性无氰锌镍合金电镀工艺：防护性能卓越，适用于汽车摩托车表面处理

碱性无氰锌镍合金电镀工艺

罗维嘉、高云昌、曾鑫（杭州东方表面技术有限公司）

杭州市有限公司

[摘要] ZN-2碱性无氰锌镍电镀工艺，可生成含镍11～17%的无镍镍合金电镀层。

性能比相应镀锌层提高4-6倍，特别适合汽车、摩托车等表面处理。

[关键词] 碱性锌镍合金

[中图分类号] TQ153.2 [文献标识码] A [文章编号] 1001-1560(2006)09-0114-

02

0 简介

搅拌阴极运动阴极运动

阳极锌板与镍板并用，锌板最好带套

锌镍合金镀层具有与纯锌镀层相同的耐腐蚀性能。

SK：S^

1:1.5-21:15-2

无与伦比的优点，白色自面世以来，一直受到国内外的青睐。表面镀层中镍含量为11-17% 13-14%

处理行业对此已普遍重视，国外从20世纪70年代就开始研究：用于滚镀时，ZN-2(3可控制在18mL./L左右

锌合金电镀的研究、工业应用始于20世纪80年代，锌合金

电镀金发展很快，我国于20世纪90年代起步。

2 溶液配制（以100L为例）

我国厦门大学、哈尔滨工业大学等均有相关研究报告。

（1）清洗备用水箱，加入少量温水，放入13公斤

行业

该领域的理论研究和生产主要由高校和武汉材料保护研究所进行。

将NaOH溶解，趁热加入约1.，搅拌溶解。

在应用方面做了大量开创性的工作。

解开。

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我公司于1997年开始探索锌镍合金电镀

（2）待溶液温度下降后，加水稀释至规定体积。

工艺。最初，重点是硫酸盐和氯化物体系。

约占容积的80%（即约80升）。

c10A

结果表明:虽然酸性镀液电流效率高、光亮度好,但合金

（3）根据所用原料的品质选择处理方法（

镀层成分受电流密度影响较大，稳定性相对较

碱性锌酸盐镀锌工艺的制备方法相同)。

自 1998 年以来，我们

（4）加入600毫升ZN-2A，搅拌至溶解。

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主要关注的是无氰化物碱性锌酸盐体系。

均匀涂抹。

经过多年的实验探索和生产试验，zN 于 2000 年推出。

（5）加入500毫升ZN-2B，搅拌至溶解。

1.2碱性锌镍合金工艺已在各地投入使用，电镀

均匀涂抹。

该层含镍量为10%至15%，厚度为5至10um，可根据需要进行调整。

（6）采用阴极电流密度0.1-0.5A/dm2

多种颜色钝化，生产稳定，涂层耐腐蚀、耐热

电解处理与赫尔槽中试同时进行。

等，比一般的

镀锌或其他锌基合金涂层。

（7）当电镀液净化后，在搅拌下加入2升的开缸。

l溶液组成及工艺条件

将试剂ZN-2Mu在阴极电流密度为2A/din2下进行电解。

处理时间约为1小时。

范围

（8）加入2升zN-2c，搅拌分散。

ZnO10-159/升

此时电镀液呈蓝色，处于初始工作状态。

—1509,／L

电解处理或试镀达到2Ah/L后，镀液

开口剂ZN-2Mu20-25mL/LL

进入正常工作状态，镀液颜色变为棕红色。

添加剂ZN-2A5-7mL/L

已可进行试生产。

光亮剂ZN-2B4—6mL/L

镍溶液ZN-2C20—25mL/L

3. 工艺条件和镀液维护的影响

阴极电流密度 0

5-4A/dmz 警察 = ~ fu n Zhu = Zhu han

（1）ZnO：电解过程中提供锌离子。主要在配制槽中

气温30℃。

凿子

一一

碱性无氰锌镍合金电镀工艺

锌阳极用来弥补电解过程的损失，为了维持镀液中Zn相，采用锌阳极来弥补电解过程的损失。

为了保证镀层的稳定性，可以适当调整温度和电流密度。（5）温度与电流密度：温度对锌镍合金镀层的影响

阳极中锌板与镍板的面积比在锌含量较低时对成分影响不大，但高温会影响分散性能和

当挂锌板较多时，可挂镍板代替部分锌板。当深镀锌对性能有不良影响时，镀液温度最好控制在

含量过低时可用ZnO来调整，镀液中锌含量在20-300C时为佳。

电流密度较高，所得镀层中镍含量就相应较低；相反，含镍电镀体系中阴极电流密度影响镀层中镍含量。

镀液中锌离子含量无论过高或过低，都不会引起镀层发生明显变化，这是碱性体系的最大优点。

镍含量偏离工艺范围，因此ZnO含量（6）阳极：在碱性体系中，虽然镍板是不溶性阳极

用量必须控制在一定范围内，一般以12%/L为宜。但可以与可溶性锌板按不同比例混合。

（2）NaOH：其主要作用是稳定镀液，提高导电性并有效调节镀液中锌离子浓度，从而控制镀层的合金成分。

好，并保证锌阳极等的正常溶解，一般保持在1309/L比较理想范围内。NaOH过低时，阳极溶解

不良、镀层粗糙，无（7）有害物质：在电镀过程中及电解过程中产生

光泽度过高时，阳极会发生化学溶解，镀件容易产生一些有害杂质，久而久之就会导致杂质过多，特别是

控制NaOH含量在正常工艺范围内，适当调整，避免钠盐积累过多造成涂层缺陷。

调整锌、镍阳极的面积比，可以控制阳极上溶解的锌量在允许的范围内。

去除过量钠盐最有效的方法是保持阴极上钠盐沉积量与阴极上钠盐沉积量保持动态平衡。

NaOH应定期进行检测分析，及时调整。

如果有条件的话，可以买一个冷冻柜，每天取出两桶电镀溶液放在冷冻柜里。

将馕卷起来。撬

工艺的稳定性很重要，所以要对镀液中的ZnO和ZnO进行冷冻，有条件的话可以配备冷冻冷却装置。

（3）镍和ZN-2C：镀液中的镍源在ZN-2C中冷冻，在5℃以下保持1-2小时。

ZN-2C是含有镍离子和多种络合剂的蓝紫色化合物。

将晶体放回水箱并将其取出。

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电解过程中，药液中的络合剂溶解于镍离子中，当桶内晶体逐渐减少时，即可停止操作。

o）

沉积物会被相应消耗，不会造成任何有害的积累或过度的损坏。

精制

嘴

消耗是确保整个过程良好运行的关键因素。

锌镍合金镀层的主要特性

血

镍离子的含量直接影响镀层中镍的百分比。

（1）耐腐蚀性能优良

鲁

U 端口

镀液中镍离子含量越高，镀层中镍含量越高。

锌镀层与锌镍合金镀层中性盐雾试验对比表

结尾

因此，当需要高镍含量的电镀时

播送

在加层时可适当增加ZN-2C的用量，当用量为1.8-

嘴

瓷

2L/KAh，镀层中镍含量可达14%以上，便于

嘴

白锈时间(h) 3 8 96

进行黑色钝化处理，当添加量为1.5L/KAh时，镀层

红锈时间（h） 280 1300 960

层中镍含量约为12%，便于彩色钝化。

考虑到ZN-2C在电解过程中消耗很快，对镀层影响很大，

彩色或黑色钝化后，镍层中的镍

该内容影响巨大，无法一次性添加完。

耐腐蚀性能比镀锌层高3-5倍，比镀镉层高3倍。

过多的，

必须少加，有条件的话最好采用连续加料。

含Ni10%～15%的合金镀层的耐蚀性比锌镀层好得多。

添加。

增加了6至10倍。

（4）添加剂：锌镍合金之所以具有优良的耐腐蚀性能，是因为该合金

ZN-2A添加剂：可改善电镀过程中的阴极极性

涂层的稳定电位在zIl和基体（钢）之间，小于

镀层细腻光滑，与ZN-2B配合使用时产生的电位差使镀层腐蚀减缓。

效果显著，需在搅拌下单独加入，产物主要为ZnCO、4Zn(OH)2，均匀、致密。

ZN-2B光亮剂：可使镀层光亮细腻，并在表面覆盖一层不易导电的ZN，起到良好的防护作用。

2A结合效果明显。另外，含Ni13%的锌镍合金属于1相（金属间化合物

-ZN-2Mu开缸剂：也是一种辅助络合剂，物理性能强，具有最高的热力学稳定性，因而具有良好的耐腐蚀性能。

杂质抑制能力强，配槽时仅添加一次，通常锌层为11相结构（紧密的六方晶系），热力学稳定

ZN-2Mu含量过低时，电镀质量较差。（转142页）

多元合金环保型代锗电镀工艺研究

3 结论 该多合金环保型电镀铬替代工艺具有

已获得

在镀液稳定性、镀层外观稳定性等方面取得了一定的成果。

标准铬置换工艺稳定，经过了市场的考验，得到了客户的认可。

公司的一致好评。

该工艺对环境友好，镀液稳定，处理周期长。

¡ ∥。 5㈣08. 我直言无穷一无穷山-

简单无毒，彻底解决了cro+对环境的影响

污染严重。涂层经钝化处理后，其耐腐蚀、耐磨、

防变色性能得到很大提高。

[参考】

[1] 电镀手册,曾华良等.

[2] 电镀合金的原理与工艺，涂振密；

在钝化配方中引入替代铬的钝化添加剂可以进一步增强

[3] 铬基镀层研究与应用，电镀与环保，张景双等.

电镀

无铬钝化可提高涂层的光泽保持性和耐腐蚀性。

[4] 铬基技术的应用与维护，电镀与涂饰，张伟峰，等.

而且耐腐蚀，还解决了环保问题。

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（接第115页）碱性镀锌层的硬度为Hv90-120，而锌镍合金镀层

（2）层几乎没有氢脆现象，硬度可达H，220-270，所以更耐刮擦，并且可以增白。

超高强度钢对氢脆敏感，而镀锌、镀镉层可以模仿银，光亮镀层可以抛光模仿铬或直接镀铬。

氨气去除较困难，通常镀前需进行应力消除，镀后也需进行除氢处理。2（6）耐热性好

小时，仍难以保证完全脱氢，且锌镍合金镀层熔点较高(750-8000c)，耐热性能适中。

孔隙中氢容易除去，镀层本身的氢脆性也较小，因此经过脱氢热处理后，耐蚀性能依然优良，适用于发动机、飞机等。

在航空航天工业中有着更为广泛的应用空间。

几种涂层氢脆性能对比表

旧核∽拉开巨大而悖逆的弦

5 结论

碱性无氰锌镍合金镀层具有良好的耐腐蚀性能，

（3）优异的韧性和结合强度

氢脆性低，耐热性优良。

锌镍合金镀层具有良好的韧性。

可承受装配过程中的挤压变形

虽然该电镀工艺存在碱性体系电流效率低的缺点，

不会开裂，且具有镀镉的优点。

可以使用更高的电流密度来确保更快的沉积速率。

（4）优良的焊接性

一般来说，碱性电镀溶液对工件上的油污不太敏感。

普通的

镀锌钢板点焊困难，不能用于汽车覆盖件

设备腐蚀小，溶液中合金含量容易稳定控制。

物品，

锌镍合金钢板具有优良的焊接性能，可广泛应用于

钝化膜不易变色，废水处理简单，污染小。

经过常规磷化、涂装后，覆盖件的耐腐蚀性能大大提高。

因此碱性体系的锌镍合金工艺已成为国内外发展的趋势。

高的。

趋势。

（5）硬度更高