钾盐镀锌的国内外研究现状综述(2)

菜单

国外对于镀锌工艺研究更久，对于镀锌的需求高，使得他们对于镀锌的认知更为深入。起初国外学者对于氯化钾盐镀锌都保持非常高的评价，随着实验的进步，社会的发展，科技发展更注重实际而非理论，在生产过程中产生的问题让他们对于氯化钾盐镀锌有了重新的认识和不同的见解，并在研究一种更好的镀锌工艺，迄今为止达到了世界先进水平。对钾盐镀锌工艺缺点的重新认识: 起初推广氯化钾镀锌时对其优点有所评述，现经实践检验未必完全正确。刚出出现氯化物镀锌的时候认为此工艺有诸多有点比如：(1)氯化锌是弱酸化合物极大地提高了电流效率，能使电沉积速度加快，有利于防护性的镀锌层生长；(2)组成成分只包含氯化锌氯化钾和硼酸，成分简单，后期容易改进工艺；(3)生成的杂质比较单一方便处理对溶液质量要求低；(4)后期处理如钝化颜色变为蓝白或者银白更为简单，更容易获得纯度够高的镀层；(5)前处理更简单，方便除油。其本身存在又新在实践中表现出来的主要缺点有：(1)镀层成品质量较差，地位较低。原因是镀锌层纯度变差，由于加入大量的表面活性剂确保阴极极化却反而使得溶液中表面活性剂在镀层中大量存在使得品质降低。在大自然环境中发生腐蚀时，内部添加剂与镀锌层组成了原电池内阻；使得后期加工的白色钝化层容易变灰，有时候会长毛刺，呈现灰色白灰色；彩色的钝化层容易变暗淡，附着力因此下降。(2)虽然没有了配位化合物的处理，但是大量的表面活性剂又是一大后期处理难题，即使采用活性炭也无法去除干净，排放废水时容易产生泡沫夹杂着大量氧气使得COD无法检测过关 (3)对于金属铜的保护没有那么理想，生成的碱式碳酸铜影响了整个镀层的使用寿命，甚至污染了主体。

国外研究找到了锌的合金电镀来弥补单质的缺陷和发挥本身的优势。根据配体和金属离子电子构型的性质及其软、硬酸碱规则、离子软硬酸性的强弱找到了适当的Fe2+配合剂。主光亮剂采用胺类和醛类有机化合物，因为这种官能团对镀层有着不错的增光作用。再配和适量的辅助光亮剂大大地加强镀液性能：更宽的电流密度范围，极低的开路电位。根据Moris[9]实验表明：在25℃时较宽电流密度范围下含有50ml·L-1添加剂的Zn-Fe合金镀液在DK=0.253~3.652A·dm-2均能得到密封性良好、亮度极高、更光滑的Zn-Fe合金镀层。运用玛瑞斯自制的添加剂，了解Zn-Fe合金电镀工艺在碱性锌酸盐体系中，Fe含量的变化和镀液组成及工艺条件与镀层的相对关系，为取得最佳镀液组成及工艺条件找到了关键。实验发现：Zn-Fe合金的共沉积存在一种异常共沉积。在一定的范围内，铁含量在镀层中的高低浓度直接影响了光亮度，当镀层的光亮度改变之后又会对溶液中的铁离子浓度产生干扰，这是一种相互制约的关系。当Fe在含量为 0.2％～0.8％时我们在最适当的工艺条件下可以得到同时有着高防腐蚀性和极具装饰性的锌铁合金镀层。其性能：油黑发亮，色调均匀，耐蚀性高，附着力强，耐磨性好。在48小时的中性烟雾腐蚀实验中发现，Zn-Fe合金镀层[11]的耐候性、耐腐蚀性都得到了很好的提高。在耐蚀性能中Zn-Fe合金镀层达到了单质Zn镀层的3倍之多赶超国内先进水平，是一种更理想的镀层。采用线性电势扫描法研究Zn-Fe合金共沉积中随着镀液组成和工艺条件的变化，Zn-Fe合金镀层中的铁含量的变化规律，分析Zn-Fe合金镀层中的铁含量对合金镀层为什么性能能达到纯锌的三倍之多；调节镀液组成及工艺条件在一定程度上可以提高阴极电流效率。了解了在合金中电流效率的影响因素。引起碱性锌酸盐电镀锌阴极电流效率低的原因是配合离子Zn(OH)42-电沉积的阴极电势很负，阴极大量析氢使氢气在金属Fe上的析出过电势明显小于在金属Zn上的过电势，引入铁离子使得在合金镀层中降低了电沉积的阴极电流效率，并且当铁含量逐渐增加的同时电流效率逐渐变小。加入抑制氢析出剂使电路效率从原来的63.28％提高到83.54％，显著提高Zn-Fe合金共沉积的阴极电流效率，但对阴极并不会改变抑制氢释放。目前纯锌电镀已经正慢慢过渡经历新的合金电镀发展，提高阴极电流效率的Zn-Fe合金共沉积机理采用贵金属电子和电化学氢抑制剂的释放。研究 Zn-Fe合金化的机理，了解阴极共沉积中Zn的非正常沉积。我们已经通过电化学极化控制Zn(OH)+的还原及阴极放电了解反应机理。发现第一次反应：Zn(OH)2→Zn(OH)+整个过程分为两个阶段：第一生成中间体；第二在生成中间部分获得额外的锌还原。其反应机理是 Zn(OH)42-→Zn(OH)2+2OH- (I) Zn(OH)2+Zn(OH) +OH- (Ⅱ) Zn(OH) +e→Zn2++OH-(Ⅲ)。探索锌酸盐电解沉积系统，甚至采用三种合金，加入TiO2，形成Zn-Fe-TiO2的协同效应体系，加入特殊盐类表色剂，运用磷化的工艺性能改善工件，同时加入合适的添加剂：光亮剂和辅助成膜剂，如此研究了含铁量在0.2％～0.8％的合金镀层的钝化工艺，从而得到性能更优的镀层。随着研发的深入和时间的推移，人们所获得的涂层质量将越来越高。保证涂层的质量的关键的是弄清溶液组分的作用。为了研究组合物的涂层性能的影响，我们选取了其中一种添加剂：光亮剂进行研究。随着时代的进步，从石器时代过渡到青铜器时代到如今铁铝成为主流，镀锌成为电镀行业的主要部分拥有者悠久的历史。由于在电镀过程中长时间的金属离子交错反省，使得杂质浓度逐渐升高，一旦达到一定浓度时，电镀液就会出现各种问题，直接影响比如亮度差异，针孔，中空亦或是像耐腐蚀性变差等等。解决方法，往其中将加入表面活性剂来改善镀液对金属杂质的影响，而过度的表面活性剂又是后期处理的困难所在。表面活性剂等添加剂对在镀锌工艺中起关键作用，表面活性剂的研究对于工业化生产具有重要意义。在梯度试验中杂质离子浓度在金属溶液中的耐腐蚀性试验结果表明，在这种情况下适当使用各种表面活性剂，可以确保锌涂层致密，光滑，有光泽，并能够承受腐蚀中性盐雾实验，热循环试验。最终结果与比较表明镀锌成膜好坏的浓度标准成为金属离子浓度允许的杂质参考标准。基于镀锌液的后期处理为镀锌生产带来方便。