浅谈锌基合金电镀

摘要： 锌基合金材质零配件具有力学性能高、摩擦性能优良、耐磨性能好、无火花和无磁性等特点，可以代替价格较贵的（锡、铝）青铜和（铅）黄铜等铜合金以及巴氏合金等制造轴瓦、轴套、蜗轮、滑块和丝母等耐磨减摩零件。由于锌基合金具有原材料价格低廉、熔化耗能少、熔烧无污染，对成形方法适应性广和切削加工性好等一系列优点，因而，采用锌基合金制造耐磨和减摩零件有着巨大的经济效益和社会效益。我国锌资源丰富，储量占世界总储量的三分之一，居世界第一位，具有发展锌基合金得天独厚的优势。

Abstract： Zinc base alloy friction material spare parts with high mechanical properties， excellent performance， wear-resisting performance， no spark and no magnetic characteristics can replace the more expensive （tin and aluminum） bronze and （lead） brass， and other copper alloy and babbit to manufacture the slider and wear-resisting antifriction parts， such as bearings， bushings， worm gear. As the zinc base alloy melt has the characteristics of low prices， less energy consumption， melt burning pollution-free， wide adaptability and good cutting processability of forming method and a series of advantages， therefore， it has tremendous economic and social benefits to manufacture wear resistance and antifriction parts. Zinc resources are rich in our country， the reserves accounted for a third of the world's reserves， the world's first， has the advantage of developing zinc base alloy.

关键词： 锌基合金；预镀；镀锌层；电镀

Key words： zinc base alloy；precoated；galvanized layer；electroplating

中图分类号：TQ153.2 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）34-0298-02

0 引言

电镀锌基合金的研究，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。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作为涂装底层，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。

1 锌基合金的特点

锌在自然界中分布较广，锌基合金压铸件一步成形，具有精度高，加工过程无切削或很少切削，且比重小，有一定的机械强度等优点，因而在日用建筑五金、家用电器、尤其是汽车工业中大量应用，但锌合金压铸件又具有一些特殊性，电镀时需要注意：

①电极电位很负，属两性金属，在酸性和碱性溶液中均易发生化学溶解。所以，在含有电位较正的金属离子的电镀液中，氢和金属离子能被锌置换析出。

②锌合金在压铸过程中是由熔融态成为固体的，由于冷却时的温度不均匀，在压铸件表面易产生偏析现象，使表面产生富铝或富锌相。所以不能用强酸、强碱进行除油或浸蚀，强碱使富铝相先溶解，强酸使富锌相先溶解，使表面产生针孔、微气孔等缺陷。即使在预镀后，最好也不要在强酸、强碱性的电镀液中电镀，以免镀液渗入基体后清洗不净，与锌发生反应，产生氢气，使镀层起泡脱落。

③压铸件表面是一层无孔层，内部则是疏松多孔的结构。表面经机械抛光后，也容易暴露孔隙和缺陷，因此不能过度抛磨。

综上所述，在锌基合金上的电镀：

①宜用有机溶剂脱脂法除掉大部分抛光膏（如三氯乙烯等）。

②预镀时应带电入槽，并用冲击电流以防止锌与电镀液中电位较正的金属离子发生置换反应。

③预镀铜时，镀层应稍厚一些，应为6-10ΜM。因为当铜镀到锌合金表面上时，铜即扩散到锌中，形成一层较脆的铜-锌合金中间层，镀层越薄，铜向锌中的扩散越快，因表面镀层与锌合金基体的电位差而引起的电化学腐蚀也越严重。

④多层镀CR层是锌合金的阴极保护层，镀层必须有一定的厚度，以使镀层无孔隙，避免形成大阴极小阳极的不利局面。

2 锌合金的镀前处理

2.1 机械整平：为了除去锌合金压铸件的毛刺、飞边等缺陷，需要进行机械整平（即磨光和抛光）。

①磨光：（尽量少用）用力要均匀，不宜用力过大而损伤表面。工艺如表1。

②抛光：应轻抛轻放，先用黄抛光膏粗抛，再用白抛光膏抛亮，在无抛光膏时易倒光。工艺如表2。

2.2 除油：锌合金为两性金属，化学活性较强，因此，不宜用氢氧化钠除油。操作温度不宜过高，零件不宜长时间浸泡于除油溶液中。

①溶剂除油：用三氯乙烯溶剂浸渍或喷淋，溶器上部四周应装冷凝装置，将挥发的溶剂冷凝回收。

②化学除油：常用来代替溶剂除油，特别是对于没有抛光过的压铸件。典型工艺如表3。

③电化学除油：锌基合金的电化学除油溶液应是弱碱性的，尽量少用氢氧化钠（因锌基合金导电性能较差，加入微量氢氧化钠时，可提高镀层结合力，减少起泡现象）。一般用阳极除油（因阳极除油过程中零件表面生成的暗膜较阴极除油生成的暗膜容易在弱酸中除去）。锌合金除油后，表面有极薄的氧化膜，需要在稀酸中浸蚀，最常用的工艺如表4。

3 预镀

由于锌合金的电位较负，在普通电镀铜溶液中会发生强烈的置换反应，严重影响镀层的结合力，必须先预镀（或闪镀）。预镀工艺主要有氰化预镀铜与中性预镀镍。

3.1 氰化预镀铜：锌基合金氰化预镀铜在生产中得到广泛应用。预镀铜溶液一般含铜量较低，游离氰化钠含量较高。为了防止零件深凹处锌、铝与电位较正的铜络离子的置换反应，采用大电流闪镀。预镀铜应用一定厚度（1微米以上），否则不足以阻止镀镍溶液对锌合金的浸蚀。其工艺如表5。

3.2 柠檬酸盐预镀镍：工艺如表6。

①开始采用冲击电流2～3A/DM2，1～3分钟后恢复正常的电流密度。

②保持NISO4：NA3C6H5O7=1：1.1～1.3，可防止锌与镍离子的转换反应，提高镀层的结合力。

柠檬酸钠：

（1）过低：镀件与溶液置换反应严重，镀层结合力不好。

（2）过高：电流效率太低。

③PH值不能太高，否则影响镀层的结合力。

3.3 预镀铜-锌合金：工艺如表7。

4 结语

锌合金电镀的开发、应用与发展，已越来越受到人们的青睐，成为未来防护性镀层发展的重要方向，展示了它在防护电镀领域的广阔前景。

参考文献：

[1]陈体军，郝远.铸造锌基复合材料的研究现状[J].材料导报，2003.

[2]曹驰，刘洪军，郝远，刘伟国.锌基合金材料在拉深模制造中的应用研究[J].模具技术，2009.

[3]曹驰，刘洪军，郝远，刘伟国.锌基合金在冲裁模制造中的应用[J].模具工业，2009.