杂质离子对镀锌层的影响

杂质离子对镀锌层的影响

顾云飞1，邵忠财2，田 微2，朱学松2

（1．沈阳兴华航空电器有限责任公司，辽宁沈阳110144;2．沈阳理工大学，辽宁沈阳110004）

中图分类号：TQ  153    文献标识码：A    文章编号：1000-4742 (2011) 02-0013-02

O前言

锌是一种灰白色金属，由于它所特有的电化学性能，使其在电池与表面处理行业有着广泛的应用。镀锌层对钢铁基体来说是典型的阳极镀层，所以对钢铁基体有着非常好的电化学保护作用^[1-5]。

镀锌电解液具有成分简单、电流效率高(接近100%)、沉积速率快等优点，常用于高速电镀。本文通过加速腐蚀实验、金相显微观察等方法研究了动态条件下镀液中杂质离子对镀层微观形貌及镀层耐黑变性能的影响。

1 Pb²⁺对镀层的影响

1.1 Pb²⁺对镀层微观形貌的影响

由镀液中含不同质量浓度Pb²⁺时所得镀层的微观形貌可知：Pb²⁺对镀层的结晶大小没有影响，当Pb²⁺的质量浓度在0～3 mg/L范围内时，镀层没有什么缺陷；当Pb²⁺的质量浓度大于4 mg/L时，发现镀层上存在少量的缺陷和孔。

1.2 Pb²⁺对镀层耐湿热性能的影响；

在温度为50℃，湿度为95%的条件下对Pb²⁺的质量浓度不同的试片进行24 h叠片湿热实验，结果如图1所示。

图1  Pb²⁺对镀层黑变的影响

由图1可知：随着Pb²⁺的质量浓度逐渐增大，镀层的耐黑变性能也变差。这是因为铅在硫酸盐镀液中以胶体形式存在，且这种胶体带正电荷，在电镀过程中吸附于镀层表面，生成了Pb-Zn合金；其腐蚀电位比纯锌层的腐蚀电位高，二者之间存在电位差异产生为电池，加速镀层的腐蚀。

2 Cu²⁺对镀层的影响

2.1 Cu²⁺对镀层微观形貌的影响

由镀液中含不同质量浓度Cu²⁺时所得镀层的微观形貌可知：Cu²⁺对镀层的微观形貌的影响很大，当镀液中Cu²⁺的质量浓度在0～2 mg/L范围内时，镀层没有缺陷；当Cu²⁺的质量浓度为3.0 mg/L时，镀层表面出现了一些细小的孔；随着Cu²⁺的质量浓度的继续增大，孔的数量也变多。

2.2 Cu²⁺对镀层耐湿热性能的影响

在温度为50℃，湿度为95%的条件下对Cu²⁺的质量浓度不同的试片进行24 h叠片湿热实验，结果如图2所示。

图2  Cu²⁺对镀层黑变的影响

由图2可知：随着镀液中Cu²⁺的质量浓度的增大，镀层的耐黑变性能变差，但是在Cu²⁺的质量浓度为0～3 mg/L范围内时，变差的程度很缓慢；当镀液中Cu²⁺的质量浓度大于3 mg/L后，随着其质量浓度的增加，耐黑变性能迅速变差。

3 Fe³⁺对镀层的影响

3.1 Fe³⁺对镀层微观形貌的影响

由镀液中含不同质量浓度的Fe³⁺时所得镀层的微观形貌可以看出：Fe³⁺的质量浓度在O～1  200 mg/L范围内时，镀层表面比较平整，结晶比较细致，当Fe³⁺的质量浓度大于1 600 mg/L时，镀层变得有点粗糙，且随着Fe³⁺的质量浓度的继续增加，镀层变得更加粗糙；当Fe³⁺的质量浓度达到2 000 mg/L时，镀层出现结瘤状。由此可见，Fe³⁺对镀层外观形貌的影响很大。

3.2 Fe³⁺对镀层耐湿热性能的影响

在温度为50℃，湿度为95%的条件下对Fe³⁺的质量浓度不同的试片进行24 h叠片湿热实验，结果如图3所示。

图3  Fe³⁺对镀层黑变的影响

由图3可知：当Fe³⁺的质量浓度小于1 200 mg/L时，其对镀层的耐黑变性能的影响不大；当其质量浓度大于1 200 mg/L后，镀层的耐黑变性能随着Fe³⁺的质量浓度的增大而迅速减弱。

4结论

本文主要研究了Cu²⁺，Fe³⁺，Pb²⁺对镀锌层微观形貌及耐黑变性能的影响。杂质对镀层的外观质量影响不大，但是对镀层微观形貌和耐黑变性能还是有影响的。镀液对杂质的容忍范围为：Cu²⁺ 0～3.O mg/L,Pb²⁺0～1.O mg/L,Fe³⁺ 0～1 200 mg/L。

参考文献：

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