影响电镀锌铁合金工艺镀层中铁含量的因素

作者：bearingpower        发表时间：2010-12-12

影响电镀锌铁合金工艺镀层中铁含量的因素关键字：电镀锌铁合金 镀层 铁含量 　　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+/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，/增大，镀层中铁含量增加，并遵守异常共沉积规律。当/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/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，Fe3+/(Fe3++Zn2+)与铁含量的提高几乎成线性关系。在硫酸盐镀液中，/摩尔比小于1时，镀层光亮区较窄，且高电流端出现毛刺。随着/比值提高，高端毛刺减少至消失，光亮范围扩大，/摩尔比1.38时最佳。　　2pH值　　在硫酸盐镀液中，镀层中铁含量随着镀液pH值的上升而增加，但变化程度依pH值不同而不同，在电极表面附近，镀液pH值升高，在阳极区会有铁的氢氧化物产生，这种产物象添加剂一样吸附在电极表面，形成一层膜，从而抑制锌的沉积，使镀层的含铁量增加。而铁的氢氧化物的稳定性又与该膜在溶液中的pH值有关。在pH　　氯化物镀液pH值升高，镀层铁含量增多。在pH值2。0～3。0范围内可获得彩色钝化良好的镀层。高于上限时，上升，在阴极表面有氢氧化物生成，抑制锌沉积，镀层铁含量增多；pH值低于下限时，镀液酸度增大，阳极溶解加快，镀层锌含量相对增多，铁含量减少。在不同pH值镀液中得到的镀层，彩色钝化后，pH值低于下限时钝化层发黑，高于上限时钝化层表面出现蓝带。只有pH值在3左右，彩色钝化膜色泽最佳。pH值增加，镀层铁含量增加。但pH值超过5。0时，镀层铁含量反而下降。这是由于pH值低时，Fe2+与柠檬酸根形成酸式络合物FeHCit(lgβ=19.1)和+(lgβ=24.2)，它们的累积稳定常数都很大，因而铁含量低，pH值高，络合物转变为-(lgβ=15.5)，累积稳定常数较小，铁含量增加，pH值达到5。0左右，Fe2+与柠檬酸根副反应系数大于Zn2+与柠檬酸根副反应系数。镀层铁含量降低，pH值应控制在4.0～4.8。　　3电流密度　　电流密度是影响合金镀层中各金属含量、镀层性能、氢过电位及电耗的重要因素之一。阴极电流密度的增加，阴极极化增加，镀层中铁含量增加，镀层细致光亮。当电流密度低于下限时，阴极极化作用较小，镀层结晶粗糙，光亮度低；当电流密度高于上限时，沉积速率加快，阴极区H+放电速率加快，阴极附近金属离子减少，氢气大量析出，使金属的碱盐夹杂在镀层中，抑制了镀层的沉积，使铁含量相对增加，镀层发黑。　　4温度　　通常情况下，槽液温度升高合金镀层中的电位较正的金属比例提高，但在电镀锌铁合金中，温度对较负电位的金属电离度和离子活度影响较大，表现在随着操作温度的升高，镀层中锌含量相对增加，而铁含量相对减少。原因在于升高温度能降低浓差极化，增加离子的扩散速度，使阴极附近生成的氢氧化物薄膜遭到破坏，从而加速锌层沉积。锌层沉积时如添加剂吸附于阴极表面，抑制铁的析出，使镀层中含铁量相对减少，同时升高温度还防止和消除阳极钝化，加快阳极溶解，使镀液中锌离子浓度相对增加，致使镀层中含铁量相对减少。从镀层的外观看，光亮度随温度升高而降低，原因可能是电镀液温度升高会使阴极极化作用降低，镀层结晶变粗，温度的升高破坏了添加剂的整平作用。　　5脉冲电流　　脉冲电流和直流电镀得到的锌铁合金中铁含量接近，质量分数约为5.1%～7.4%。脉冲电流参数对合金沉积化学组成影响很小，而且相组成基本上都是η相，与占空因数无关，尤其是在高频(f>10Hz)范围内。只有当f　　脉冲电镀镀层的组织结构随脉冲频率改变明显不同，低频时的择优取向面是(101)面，随频率提高，(101)晶面的衍射强度下降，而(112)晶面的衍射强度则不断提高。当频率f=100Hz时，(112)晶面的相对衍射强度高达98%，成为高择优面。改变脉冲频率可电沉积出具有高择优取向的锌铁合金镀层。当频率高至f=1000Hz时，可能由于脉冲电流既用于法拉第的沉积过程，又用于双层充电，使法拉第电流变平面逐渐接近直流，因而使(101)晶面衍射强度增大，(112)晶面降低。　　脉冲电镀合金镀层的晶粒尺寸和显微硬度随脉冲频率提高而增大，f=100Hz达到最大值，随后降低，其变化规律与(112)晶面的衍射强度一致。提高脉冲占空因数，(101)晶面的衍射强度增大，(112)晶面的衍射强度降低，镀层晶粒尺寸和显微硬度降低。