人们通过研究得到不同合金比例的性能各异的锌铁合金镀层。锌铁合金镀层中铁的质量分数10%～20%时,镀层的抗斑点腐蚀和抗孔隙腐蚀性能最好;铁的质量分数80%～90%的高铁合金镀层抗蠕变、耐水、涂装性能较好。锌铁合金具有比锌镀层更好的防护性和上漆性,优良的加工性能及可焊性能,成本较低。其耐蚀性是纯锌的5～20倍,硬度在110～130ＨＶ。因此,在汽车、家用电器工业得到广泛应用,并进行大量研究,目前已有许多专利应用于生产。

镀液类型

　　目前研究应用的锌铁合金镀液主要有3类:硫酸盐体系,镀层中铁含量高,难以钝化,通常要采用磷化和涂有机膜层以提高耐蚀性;碱性锌酸盐体系,镀层中铁的质量分数0.4%～1.0%,由于镀层中铁的质量分数比较低,故可以进行常规的钝化,从而提高耐蚀性;氯化物镀液体系,镀层中铁的质量分数<1%,耐蚀性好。另外,焦磷酸盐体系、甲醇溶液体系、低毒性的乙酸溶液体系也有研究应用。

添加剂

3.1　络合剂　　Ｆｅ3+、Ｆｅ2+的氢氧化物溶度积极低,在碱性镀液中铁不能以简单水合离子状态存在于强碱性镀液中。可供选择的络合剂有醇胺,如单乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺;胺基羧酸盐,如1、2 二胺基环己四醋酸盐、腈三乙酸盐、乙二胺四醋酸盐;聚胺类,如乙烯二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺;羟基羧酸盐,如柠檬酸盐、酒石酸盐、葡糖酸盐;乙醇酸盐多元醇,如三梨醇、季戊四醇、硫脲等。在酸性镀液中,常规络合剂有柠檬酸、葡糖酸、酒石酸、抗坏血酸、马来酸、己二烯二酸、戊二酸、谷氨酸、醇酸、天门冬氨酸及其碱金属盐。另外,氨三乙酸、乙二胺四乙醇、乙二胺四乙酸及其盐也是合适的络合剂。

3.2　表面活性剂　　在碱性锌酸盐镀液中,表面活性剂可以增加阴极极化,合金镀层晶粒细化、致密。如有机胺 环氧氯丙烷、胺与表卤代醇化合物、芳香醛类。

3.3　光亮剂

3.3.1　糊精与洋茉莉醛配伍在氯化物镀液中使用糊精与洋茉莉醛配伍。通过极化曲线测量,糊精、洋茉莉醛单独添加时,没有极化作用。用小幅度三角波电位扫描测定双电层电容,只有两者同时存在时能降低双电层电容。这是因为糊精是表面活性剂,吸附性强,而洋茉莉醛是小分子,较容易活动,它以侧卧的方式排列在糊粮链之间。由于两者都含有可能形成氢键的基团,能以氢键形式相互作用。导致基体表面空隙大为减少,双电层厚度增加,双电层电容下降,金属离子放电困难,过电位增大,晶粒细化,由此而得到镜面的镀层。Ｚｎ2+与ＴＥＡ形成较为松散的络合物,利用Ｚｎ2+的放电沉积。ＴＥＡ0.1ｍｏｌ/Ｌ时,沉积速率最大。

3.3.2　氨基丙酸及其聚合物弱酸性氯化物硫酸盐电镀锌铁合金工艺所用光亮剂为β 氨基丙酸及其聚合物,实例中采用聚[Ｎ (2 羟基乙基)次氮基 (乙基丙酸盐)。

3.3.3　胺与表卤烃反应产物在碱性锌酸盐镀液中,添加1～5ｇ/Ｌ胺与表卤烃反应产物,如二乙烯三胺与表氯醇的反应产物及配合芳香醛,作为光亮剂。

3.3.4　糖精、萘磺酸与甲醛聚合物在硫酸盐镀液中,加入光亮剂糖精、萘磺酸、萘二磺酸、萘三磺酸与甲醛的聚合物。糖精的添加不仅能提高镀层的光亮度,而且影响镀层铁含量,从而提高镀层的延展性和结合力。

3.4　晶粒细化剂　　锌铁合金镀层钢板表面细微颗粒突起,其根源并非氢氧化铁沉淀,而是可溶性铁阳极氧化铁铁锈所致。美国专利介绍添加聚乙烯二醇作为晶粒细化剂,可有效改善镀层表面状况。

影响镀层中铁含量的因素

4.1　金属浓度比

　　在硫酸盐镀液中,操作条件和金属总浓度不变,改变Ｆｅ2+/[Ｆｅ2++Ｚｎ2+]的浓度比,则随镀液中铁含量的增加,镀层中铁含量增加,但不成比例关系。在氯化物镀液中,金属总浓度不变,[Ｆｅ2+]/[Ｚｎ2+]增大,镀层中铁含量增加,并遵守异常共沉积规律。当[Ｆｅ2+]/[Ｚｎ2+]为0.076～0.10时,锌铁合金镀层中铁的质量分数在0.3%～0.5%的最佳范围。提高金属总浓度,锌在镀层中含量增加。柠檬酸是Ｆｅ2+的络合剂,又是Ｚｎ2+的络合剂,但与Ｆｅ2+优先络合。当[Ｃ6Ｈ5Ｎａ3Ｏ7]/[ＦｅＣｌ2]摩尔比小于1时,增加柠檬酸钠含量,铁离子络合量增加,镀层铁含量降低;继续增加柠檬酸钠含量,锌离子开始与柠檬酸根络合,因而,锌离子的析出电位增加,镀层中铁含量相应增加。柠檬酸钠允许范围较宽,但大于17ｇ/Ｌ时,镀层粗糙毛刺多,并生成柠檬酸锌沉淀。

　　在弱碱性焦磷酸盐镀液,Ｆ

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