国内外锌基合金的研究

锌基合金是以锌为主要成分并含有少量其它金属的合金镀层，如Zn-Fe、Zn-Ni、Zn-Co、Zn-Ti、Zn-Cr、Zn-Mn以及Sn-Zn等二元合金。它们的共同特性是具有良好的防护性能，故称之为高耐蚀性合金镀层。其中研究较多、应用较广的是Zn-Fe、Zn-Ni、Zn-Co合金。Zn-Fe合金主要用于取代普通镀锌，氰化镀锌与热浸镀锌，近年又作为装饰铬底层的节镍镀层；锌镍合金多用于取代氰化镀镉，更加适合于耐海洋气候的腐蚀；锌钴合金多用作代铬镀层，以消除对环境的污染与人体的危害。在这三种合金镀层中，成本较高的是Zn-Ni次之，Zn-Fe最低。在各类合金工艺中，以锌和铁族金属形成的锌基合金应用广泛，在锌基合金中，又以Zn-Fe、Zn-Ni、Zn-Co合金应用较多，对此将作重点介绍。

    锌铁合金的研究，国内外都始于20世纪50年代。在国外，当时曾有人从氯化物锌铁槽内得到镜面光亮的锌铁合金镀层，想以此代替亮镍镀层而节约金属镍。由于所用电流密度相当高，低于6A／d㎡时，所得镀层粗糙不平，难以用于生产。20世纪70年代由于汽车工业的高速发展，日、美等汽车出口国，考虑到他们的汽车车体钢板是以镀锌层为涂装底层，满足不了汽车在高寒及盐砂地带行驶的防护性能要求，于是加强这一领域的研究，取得突破性进展，很快用于汽车工业，逐步扩展到电子、电器等工业领域。

    国内在20世纪50年代，当时镍依靠进口而又受到限制，为寻求代镍层，有人从焦磷酸盐镀液得到的镀层，作镀铬的节镍底层，但需抛光或镀铜后才能套铬，工序繁杂，电镀工艺要求严格，镀液也常出现故障，因而未用于生产。1988年国际市场镍价成倍上涨，波及国内市场，于是再次出现锌铁合金研究热。

    在锌铁合金酸碱两体系的研究中，有资料介绍：酸性体系以ZF为光亮剂的氯化物锌铁合金工艺，从1992年应用至今，15年来一直受到青睐，得到广泛应用。工艺研究者系某中型国企的一位从事电镀技术多年的高级工程师。他联系自己的工作实际，以镀锌为主的防护电镀领域，镀层的防护性能急需提高，以满足产品对防护性能的新要求。国外20世纪80年代出现的锌系合金取代镀锌广泛用于汽车工业的报道引起了他的兴趣，于是开始查阅国内外表面工程文献中有关锌系合金的介绍。国外文献报道简单。锌铁合金有酸碱两体系，酸性主要是氯化物型，碱性主要是锌酸盐型。合金镀层铁含量有高低之分，高于3％为高铁含量，不能常规钝化，需闪镀一层光亮锌，方能钝化，低于1％为低铁含量，可常规钝化，合金镀层的防护性能比纯锌层提高3～5倍。关于两体系锌铁合金的配方，文献介绍不多。见表1-1，表1-2。

    从查阅的文献中看到，碱性锌铁合金文献介绍多，并且有应用实例报道，酸性锌铁合金文献少，没有见到应用实例，专利也少，研究文章更少。

    表1-1美国和日本酸性锌铁合金镀液的组成及工艺条件
    

    表1-2 日本碱性锌铁合金镀液的组成及工艺条件
    

    碱性锌酸盐镀锌有100多年的历史，传统的镀锌是剧毒的氰化物锌酸盐碱性镀锌，直到20世纪70年代初在推广无氰电镀中，有氰镀锌才从氰化物含量由高、中、低浓度到微低浓度的逐步减少，到完全没有氰化物的锌酸盐镀锌。锌酸盐镀锌转化过程完成之后一直到现在都是镀锌的主流工艺，酸性镀锌晚于碱性锌酸盐镀锌，主要经历了硫酸盐、铵盐和钾（或钠）盐镀锌三个发展阶段。国外无氰碱性锌酸盐镀锌大发展时期，国内酸性无铵氯化物镀锌才刚刚兴起，所以碱性锌酸盐镀锌多于酸性氯化物镀锌是很自然的。

    在文献查阅中还看到，不论碱性或酸性锌铁合金的工艺配方，除添加剂外，基本都是原酸碱镀锌配方成分，仅是含量有所差异，只要在原酸碱两类镀锌配方中加入铁盐及其稳定剂与添加剂就成为锌铁合金了，也就是说，原镀锌液可以直接转化为锌铁液，铁是镀锌中的主要杂质，必须经常去除，加大溶液处理费用，转化后还需适量补入铁盐方能成为锌铁合金，镀锌液的转化，大大降低了上述新工艺的投资。在有限的文献查阅中，没有一个提出镀锌液可以直接转化为锌铁液。联系实际，就是通过锌铁合金的研究，要将用于生产的钾盐镀锌液转化为锌铁合金液。在研究的当时，国内文献查到有关酸碱型锌铁合金工艺的组成及工艺条件，见表1-3。

    表1-3 国内酸碱锌铁合金工艺配方及工艺条件

    

    续表
    


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