摘 要:在锌铁合金工艺实践基础上，进行了铁含量分析实验，对镀层外观进行调整，控制镀层耐蚀性影响因素。将锌铁合金理论与第一汽车集团公司热处理厂实际状况相结合，为合金电镀在现场实际应用提供了一套可操作的方法。
关键词：锌合金; 电镀; 耐蚀性
中图分类号：TG115
文献标识码：B
当前，汽车市场竞争日益激烈，提高整车防护性能，加强镀锌零件耐蚀性成为刻不容缓的问题。国内外针对汽车的腐蚀问题开发了许多锌系合金镀种，锌铁合金是锌系合金中效果显著成本最低的合金镀层之一。其镀层不但具有优良的抗蚀性，而且拥有良好的焊接加工性、抗蠕变性、易磷化性.还能充分利用原有的镀锌设备实现直接转化。因此锌铁合金成为国外应用最为广泛的锌系合金之一。第一汽车集团公司热处理厂在原碱性镀锌工艺基础上，采用杭州东方表面精饰公司的ZF无氰碱性镀锌锌铁合金工艺进行了一系列工艺实践。
1 Zn-Fe合金抗蚀原理
在腐蚀介质中，锌铁合金镀层电位比钢铁负，对钢铁基体属阳极性保护镀层。合金镀层的电位比锌稍正，能减缓腐蚀速度。这样既有电化学保护作用，又不能因为电池电动势过高而使镀层过快腐蚀。另外锌铁合金镀层的晶粒比纯锌镀层均匀致密，能有效地抑制腐蚀反应进行。镀层中微量铁参与钝化膜的成膜，能改变钝化膜的构成，从而大大提高其耐蚀性。
2 工艺条件
通过一系列试验，确定适合一汽热处理厂的碱性锌铁合金工艺条件如下。
Zn 8-10g/L
NaO 100-160 g/L
3 影响锌铁合金镀层耐蚀性的主要因素
3.1 镀层铁含量对耐蚀性的影响
锌铁合金镀层比电镀锌层耐蚀性强，二者主要区别是前者含少量铁，因此镀层铁含量是影响零件耐蚀性的直接因素。其它工艺条件都是通过影响镀层铁含量而最终改变零件耐蚀性，为间接因素。调整添加剂C(含铁离子)含量，使镀层铁含量逐渐提高。分别取相同零件1O件做盐雾腐蚀实验，结果见表1
上述盐雾实验结果显示镀层铁含量在O-3%～O.7%之间时表现出优良的耐蚀性，低于或超出此范围，耐蚀性明显降低。
3.2 镀液铁含量对镀层铁含量的影响
实验中通过分析发现镀液铁含量起伏较大时相应地零件耐蚀性波动较大。镀液铁含量直接影响合金镀层中铁含量。因此确定镀液铁含量的工艺规范至关重要。如图1所示，镀液中含Fe 离子浓度越高，则镀层中含铁量越高，要使合金镀层具有较强的抗蚀性，镀层铁含量应控制在O-3%～O.7%，相应地，镀液中的铁离子浓度应控制在0.04-0.15 g/L之间.
合金电镀的关键就是控制镀液、镀层中的合金成分。因此，快速准确地分析合金含量从而控制其处于最佳工艺范围成为合金电镀的关键技术。
3.3 镀液铁含量分析方法
a.按照锌铁合金工艺成分配置基础镀液，但不加入铁离子;
b.将添加剂C配成O.O2 g/ml的标准铁溶液;Co在25 ml比色管中依次加入1 ml基础镀液、2ml标准铁溶液、2 ml浓盐酸，震荡。再加入5O ml过硫酸铵，反应完全后用水稀释至lO ml;加入l5 ml比色液，剧烈震荡后静止待溶液分层。用移液管取出下层透明液体， 上层红色萃取液即为铁离子40ml/L时的标准颜色;
d.在25 ml比色管中依次加入1 ml被测镀液、2 ml浓盐酸，震荡。在加入5O ml过硫酸铵，反应完全后用水稀释至lO ml;加入l5 ml比色液，剧烈震荡后静止待溶液分层。用移液管取出下层透明液体，上层红色萃取液即为被测镀液铁离子的萃取颜色; 于标准颜色相比可得到被测镀液的铁含量范围。误差在20 ml/L之间。
3.4 镀层铁含量分析方法
a.取一铜片镀锌铁合金镀层，吹干后称质量。
b.配制140 mol/L的盐酸溶液。
c.将镀有Zn—Fe合金的铜片浸入少量配制好的盐酸中侵蚀至不产生气泡。取出铜片吹干、称质量，按照含铁O.5%估算铁质量。
d.根据估算的铁重量将溶解镀层的盐酸稀释，使得1 ml或2 ml稀释液的铁含量为4O～60 mg/L。
e.萃取分析。具体步骤于镀液中铁含量分析方法相同。
根据分析结果计算镀层铁含量。
3.5 温度对镀层铁含量的影响
温度的影响见图2，镀液的温度对镀层铁含量影响很大，随着温度的升高，镀层铁含量迅速增加，在实际操作过程中温度不宜低于l5℃ ，也不宜超过35℃ ，最好控制在2O～3O℃。
3.6 阴极电流密度对镀层铁含量的影响
合金镀层铁含量随阴极电流密度提高略有上升，变化幅度不大。因此在其它条件不变时，镀层含铁量在很宽的电流密度范围内基本保持不变。既使形状复杂的零件，也能获得含铁量符合要求的合金镀层。
3.7 阳极对镀液铁含量的影响
取2个5o0 ml烧杯各装3o0 ml镀液，其中一烧杯置一锌板，静置3天。分析镀液铁含量，无锌板镀液铁含量不变，有锌板镀液铁含量几乎消耗殆尽。因此锌铁合金阳极最好采用不溶性阳极。
