锡锌合金镀层的特性及应用

(1)锡锌合金的特性

    ①锡锌合金镀层的外观及晶体结构 锌含量为25％左右的锡锌合金镀层，具有抛光锡镀层的光泽，而锌含量90％的锡锌合金镀层，则为灰白色。锡锌合金镀层不会像锡镀层那样生成锡须。合金镀层经钝化处理后，一般具有彩虹色外观，并具有较好的耐污染性。

    锡锌合金镀层比锡镀层结晶细致，锌含量为50％的锡锌合金镀层，比含锌25％的合金镀层结晶细致。X射线衍射（XRD）表明：锡锌合金镀层的晶体结构和锡锌合金平衡状态的相图是相同的，为具有低共熔点的合金。锡锌合金的熔点可从平衡相图中看出（见图1-51）

    ②锡合金的耐蚀性 锡锌合金镀层对于钢铁基体来说，与锌镀层一样，为阳极性镀层，但锡锌合金的耐蚀性比锌镀层有显著的提高。这是由于锡锌合金镀层中含有锡的影响，它对锌受到腐蚀而溶解的速度具有抑制作用，使镀层不易受到点蚀。即使受到腐蚀或蚀点，腐蚀的速度也比较缓慢。

    锡锌合金镀层在氯化钠溶液中的耐蚀性和稳定电位，与合金镀层锌含量有关（见表1-43)。

                    表1-43    不同组成的合金在5％NaCl溶液中的稳定电位和耐蚀性

    从表1-43可以看出，锡锌合金镀层，相对于钢铁基体来说，属于阳极性镀层；对不同锌含量的锡锌合金来说，含锌25％～30％的合金耐蚀性最高，它超过镀锌层和镀镉层。参看图1-52，是锡锌合金镀层经过中性盐雾试验的结果，也说明了锌含量为25％（质量）左右的锡锌合金镀层耐蚀性最高。合金镀层经彩色钝化后，其耐蚀性明显提高，约是锌镀层的三倍以上，与镉镀层相当。另外，还通过Cass试验、湿热试验和二氧化硫气体腐蚀试验等，均得到以上相同的后果。这说明锡锌合金在海洋气候条件下，具有良好的耐蚀性，可以代镉，但在大陆性气候条件下，其耐蚀性下降，比锌镀层稍差。

    由图1-51还可以看出，锡锌合金镀层的耐蚀性不仅与镀层组成有关，而且还与镀层的厚度有密切关系，厚度增加，耐蚀性提高。同样厚度的合金镀层，彩色钝化后，可提高耐蚀性两倍以上。钝化处理的类型不同，合金镀层的耐蚀性也有较大的差别（见表1-44及图1-53）。

                                                    表1-44    钝化类型与合金耐蚀性的关系（中性盐雾试验）

注：含锌量为25％的锡锌合金，镀层厚度为10μm。

    不同组成的锡锌合金在二氧化硫气体中的耐蚀性，见表1-45。

    从表1-45也可以看出，在二氧化硫气氛中，含锡75％的锡锌合金镀层，经过钝化处理后，其耐蚀性是最高的。

    虽然锡锌合金镀层的耐蚀性比较高，但因含锡量较高，也存在着钝化较难的问题。为此，可在锡锌合金镀层上电镀一层锌，然后再进行钝化，也能得到较好效果。

                                            表1-45    锡锌合金在二氧化硫气体中的耐蚀性

注：二氧化硫气体的含量为200～300ppm，温度为（40±2）℃，湿度＞95％。

    ③合金镀层的可焊性 锡锌合金镀层的钎焊性良好，它可以在无焊剂的条件下进行钎焊，即使钝化处理后，放置较长时间，也不影响其可焊性。但随合金镀层中锌含量的增加，钎焊性下降。为保证合金镀层的可焊性，镀层含锌量不易超过30％，而合金镀层的厚度应在4～5μm以上。锡锌合金镀层的焊接性也较好，一般的电镀钢板在进行焊接时，由于受焊枪电极的作用而使镀层脱落，或者镀层粘在电极上，但电镀锡锌合金钢板则不会发生这种现象，并且焊接强度比普通钢板增加一倍以上。锡锌合金的可焊性见表1-46。

                                                    表1-46    锡锌合金和锡镀层的可焊性

注：ZCT-零交叉时间；WF-工作力；加温陈化-155℃，16h；湿度陈化-40℃，相对湿度90％，10天。
锡锌合金的接触电阻见表1—47

表1-47    锡锌合金和锡镀层的接触电阻

注：陈化-温度40℃，湿度90％，10天

    ④合金镀层的韧性 锡锌合金镀层具有很好的韧性和延伸性。合金镀层经冲击、冲压等机械加工，如弯曲、深度拉伸加工等，镀层也不会脱落。

    ⑤合金镀层的硬度和减磨性 含锌量为25％的锡锌合金镀层的显微硬度为37HV，而铸造得到的同样组成的锡锌合金只有18HV。当锡锌合金镀层的厚度为12～17μm，就具有良好的减磨特性，合金镀层也可以进行抛光，能得到光亮表面。

    ⑥合金镀层的电性能 锡锌合金镀层的接触电阻低，可用在具有高频特性的电器上，由于合金镀层不易形成锡须，能避免电子元件的短路现象。

(2)锡锌合金的应用

    锡锌合金镀层具有良好的耐蚀性、可焊性、润滑性、抗摩擦、可加工性和可涂装等特径以及较低的接触电阻，所以国外在电镀汽车钢板、汽车零部件（如燃料管道、底盘、制动板等）和其它零部件上得到大量应用。合金镀层在高潮湿气候可代锌，其腐蚀产物比锌少得多，其电性能也较好，故也常用在电子和电气设备上。还可用作铝合金表盘的钢铁紧固件上的电镀层，该合金镀层还具有抗汽油和制动液腐蚀的特性。

    锡锌合金镀层在耐蚀性、氢脆性和可焊性等方面都优于或相当于镉镀层。因此，可作为代镉镀层，用于高强钢、弹性件的电镀层，适用于电气、电子、航空、航天和轻工等许多领域。合金镀层，也可代替锡镀层，用于容器电镀，特别适用于盛装有腐蚀性流体容器的电镀处理。适用于石油、化工产品、饮食用具等容器产品。

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