镀锌工艺学习课件.pptVIP

镀 锌;概述;一.概述;;Zn在含Cl-介质中不稳定，在海水中易受腐蚀。 在高温、高湿或有机酸气氛中，易生细长丝状单晶(亦称“白毛”)，丧失或降低其防护作用 在热水(＞70℃)中电极电势变正，对黑色金属起不到防护;目前常用的电镀锌溶液及其特点;目前常用的电镀锌溶液及其特点;2.镀液设计原理 Zn属于ⅡB族，最外层电子结构为3d104s2，其化合价为+1、+2，最常见的为+2。此类金属次外层轨道电子已充满，对价电子的束缚力较弱，io相对较大。 因此，要获得结晶细致镀层，不能采用简单盐溶液，而应当采用配合物体系镀液 选择配位剂时，应考虑对主盐的络合能力及稳定性等因素 络合能力太强，则络离子放电所需活化能很高，电流效率低，甚至可能得不到镀层； 络合能力太弱，则镀液不稳定，所得镀层结晶可能要粗糙; pH 形成锌络合物时稳定常数的对数值 ;由氰化物镀锌典型配方中可知，镀液中除氰化物以外，还有大量的氢氧化物，CN-及OH-对Zn2+配位能力接近，可推测Zn2+在溶液中存在形式可能主要以Na2[Zn(OH)4]和Na2[Zn(CN)4]两种配合物形式存在。 若不加氰化物，镀层粗糙、发暗，甚至呈海绵状； 若无氢氧化钠，则电流效率很低(20%左右)，甚至得不到镀层；氢氧化钠含量增加，电流效率增加 在实际生产中，应控制氰化钠与锌的比值： NaCN/Zn=2.0~3.1，最适宜的比值是2.7； 也可控制NaOH/Zn=2.0~2.5。;3 电极反应 在氰化物镀锌液中，在配位剂NaCN和NaOH过量下，Zn2+能与CN-或OH-形成配位数为4的络阴离子 不管Zn2+以什么形式存在，放电前总有转化过程（交换配位体或配位数降低），即转化为容易放电的表面络合物—Zn(OH)2，而后参加电极反应。 其阴阳极反应如下： 阴极反应：主要是Zn(OH)2的还原过程 主反应 Zn(OH)2 + 2e- → Zn + 2OH- 副反应 2H2O + 2e- → H2↑+ 2OH- 阳极反应： 其阳极反应为锌溶解反应 主反应 Zn - 2e- + 4CN- ? [Zn(CN)4]2- 副反应 4OH- - 4e- → O2 ↑ + 2H2O ;4.镀液各成分及工艺条件的影响 (1) ZnO 主盐,镀液中锌来源，含量应与配位剂含量相适应。 当配位剂含量不变，Zn2+含量增加时，阴极极化↓，镀液分散能力↓?镀层粗糙发暗； 反之，当Zn2+???少时，阴极极化↑，阴极析氢量↑，阴极电流效率↓，沉积速度↓，阴极电流密度上限↓。 此外，Zn(OH)2或Zn(CN)2也可作溶液中锌的来源。 若Zn(OH)2配制，其反应为：ZnSO4+2NaOH=Zn(OH)2↓+Na2SO4 将沉淀下来的Zn(OH)2多次清洗之后，用络合剂络合： 2Zn(OH)2 + 4NaCN=Na2[Zn(CN)4] + Na2[Zn(OH)4];(2)NaCN, [Zn2+]的络合剂。 [CN-] ↑, 阴极电流效率↓，析氢量↑?镀层产生针孔、麻点、起泡和剥皮； [CN-]↓,?［Zn(CN)4]2-不稳定，阴极极化、分散能力及覆盖能力均降低，使镀层结晶变粗，锌阳极钝化。 高氰溶液中，[Zn2+]/[CN-]（摩尔比）基本保持1：4；而在低氰溶液中为1.5~2.0。 可见，在低氰溶液中， Zn2+不可能完全被CN-所络合;(3)NaOH，作用有： ①络合剂 ②改善阴极电流效率 ③提高电解液的导电性 ④防止氰化物水解(水解成羧酸根和氨气) ⑤有助于阳极溶解 ;(4)添加剂（Additive）, 0.5~2.0g/L Na2S 可除重金属杂质(如Cu2+ + S2-＝CuS↓),提高锌镀层纯度； 又能和Zn2+生成分散胶体ZnS，使镀层光亮(在低氰溶液中起不到增光作用)。 可加入少量甘油（3~5g／L）、骨胶等，以提高阴极极化 近年还开发出多种有机添加剂，如明胶、聚乙烯醇、聚乙烯亚胺、芳香醛和杂环化合物等，最近还开发了植酸盐添加剂 目前多采用组合型光亮剂，一般通过多种化合物加成或缩聚获得。电镀时，多组组合起来使用，可产生协同效应 多数添加剂使镀层发脆，或增加应力，故添加量不宜过多;(5) jk， 1-3A／dm2;(7)杂质 氰化物镀液中常含有Cu、Fe、Pb等杂质，这些杂质对镀层外观影响不大，但会降低锌镀层耐蚀性能。 有机杂质常使镀层发脆、粗糙和产生麻点等缺陷。 如何去除？ Fe杂质用Na2S去除， Cu杂质用锌粉来去除， 一些重金属杂质可用小电流电解法去除， 有机杂质可用活性炭处理。;三.碱性锌酸盐镀锌;3 电极反应;(2)阳极反应 主要是锌阳极的电化学溶解