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镀锌理论知识

电镀锌

关键词：

镀锌，电镀锌，冷镀锌

一、电镀锌概述

电镀锌也叫冷镀锌，就是利用电解原理，在制件表面形成均匀、致密、结合良好的锌镀层的过程。

与其他金属相比，锌是相对便宜而又易镀覆的一种金属，属低值防蚀电镀层，被广泛用于保护钢铁件，特别是防止空气氧化腐蚀，并用于装饰。

二、电镀锌的分类

目前，国内按电镀溶液分类，电镀锌可分为四大类：

1．氰化物镀锌

由于（CN）属剧毒，所以环境保护对电镀锌中使用氰化物提出了严格限制，不断促进减少氰化物和取代氰化物电镀锌镀液体系的发展.要求使用低氰（微氰）电镀液。

采用此工艺电镀后，产品质量好，特别是彩镀，经钝化后色彩保持好。

2．锌酸盐镀锌：

此工艺是由氰化物镀锌演化而来的.目前国内形成两大派系，分别为：

a）武汉材保所的”DPE”系列

b）广电所的”DE”系列

都属于碱性添加剂的锌酸盐镀锌;PH值为12.5~13.

采用此工艺，镀层晶格结构为柱状，耐腐蚀性好，适合彩色镀锌.

典型配方：

NaOH-------------110~120g/l

ZnO---------------11~12g/l

94------------------5~7g/l

94为产品代号是“DPE-Ⅱ”和乙醇胺的结合物

注意：

产品出槽后→水洗→出光（硝酸+盐酸）→水洗→钝化→水洗→水洗→烫干→烘干→老化处理（烘箱内80~90℃）

3．氯化物镀锌

此工艺在电镀行业应用比较广泛，所占比例高达40%。

钝化后（兰白）可以锌代铬（与镀铬相媲美），特别是在外加水溶性清漆后，外行人是很难辩认出是镀锌还是镀铬的。

此工艺适合于白色钝化（兰白，银白）。

在客户无特殊要求时，最好是选择银白钝化（色泽保持较稳定）。

典型配方：

KCl----------------------180~220g/l

ZnCl---------------------65~75g/l

H3BO3-------------------25~30g/l（缓冲剂）.PH值：

5~5.5

CI-87--------------------15~20g/l（光亮剂）.

4．硫酸盐镀锌

此工艺适合于连续镀（线材、带材、简单、粗大型零、部件）。

成本低廉.

典型配方：

ZnSO4----------------------300~500g/l

H3BO3---------------------25~30g/l.PH值：

4.5~5.5

硫锌--------------------15~20g/l（光亮剂）.

三、电镀锌的三大环节

1．电镀前处理

电镀前处理，是进行电镀的基础，也是保证产品质量的关键.电镀前未将被镀覆基体处理到规定的要求，即使有良好的电镀溶液，适当的电镀参数和很好的调控电镀参数的设备以及技术高超的人员，也不可能获得符合质量要求的电镀层.电镀前不仅要除去基体金属上存在的油脂和影响镀层附着力和其它质量要求的外来物，也要除去其表面氧化物，使其表面具有规定的清洁度和一定的活度，以保证镀层与基体牢固结合，有时根据所要求的电镀层的外观，还要进行一些其它特殊的电镀前处理.

执行标准：

GB/T12611-90

2．电镀过程控制

电镀锌金属或构件的使用条件和使用寿命与电镀层厚度有着密切的关系.使用条件越严格和使用寿命越长，所要求的电镀锌层应越厚.不同的产品，要根据使用的具体环境（温度、湿度、降雨、大气成分等）确定预期的使用寿命的电镀层厚度，盲目的加厚会造成各种浪费.但如果厚度不足，又会达不到预期的使用寿命要求

不同的生产厂家，依据自己设备状况，在确定镀种的情况下，首先要编制一套较完整合理的工艺流程，明确电镀参数，控制电镀液浓度，进行规范操作.

3．镀后处理

为使镀件增强防护性能、装饰性及其他特殊目的而进行的（钝化、热熔、封闭和除氢等）电镀后置处理.

镀锌后，一般要进行铬酸盐钝化，或其它转化处理，形成相应类型的转化膜.是保证镀后质量的关键工序之一.钝化后最好还应进行老化处理（烘箱内70~80℃）.钝化可分为以下几种形式：

（1）彩钝：

HNO3、H2SO4、CrO3（三酸不可缺）

（2）兰白钝：

F+Cr

（3）银白钝：

Ba+Cr

（4）黑色钝：

Cr+Ag或Cr+Cu

（5）金黄色钝：

Cr+还原剂.

彩钝：

适用于锌酸盐镀锌，钝化后零件表面为红、绿色，略带黄（Cr+6红色，Cr+3绿色），不能出现紫色（出现后说明钝化膜层疏松），最简单的方法是用手指在零件表面往复磨擦几次，不能有变（掉）色现象.

兰白钝：

由于钝化液中的氟化物随时间加长而逐渐下降，因此，零件表面兰色就会逐渐变浅，同一个班生产的工件色泽保持不好.所以钝化过程中要严控，并注意厚度.

银白钝：

不随时间变化而变化，色泽保持一致性好.

四、电镀锌产品质量检验

1．严格执行国家现行标准

（1）<金属覆盖层，钢铁上的锌电镀层>GB/T9799-1997eqv2502081：

1986

（2）<电镀锌和电镀镉层的铬酸盐转化膜>GB/T9800-1988eqv2504520：

1981

（3）<人造气氛腐蚀试验：

盐雾试验>GB/T10125-1997

2．检验要求：

在生产前双方应签订技术协议，原则按协议进行

（1）大件：

每件必检，不得漏检.

（2）小件：

采用抽检法，每批抽5%，若存1%不合格，再加抽10%，若在加抽中仍存1%不合格，则全批不合格.

（3）检验程序：

a.外观检验：

按图纸、按工艺、按标准进行检验，并与厂家共同留有样标;（用清漆或塑料薄膜封存），以此作为比较样板.

在电镀件的主要表面上不应存在明显可见的镀层缺陷，如起泡、孔隙、粗糙、裂纹或局部无镀层，但因基体金属缺陷引起的不可避免的镀层缺陷除外.镀件应清洁和无损伤.镀层应光亮（除另有规定外）.

b.镀层厚度检验：

采用镀层测厚仪进行检测.（用户的要求就是标准）.

（一般规定最小局部厚度）

一般用途镀层厚：

б=8~12um.

室外用：

б=18~22um.

螺栓螺母等：

б=3~6um.

c.镀层功能定位要合理：

镀锌后，若无特殊要求，光亮度不要太高，太高后，镀层脆性增加，同时变色较快.一定要合理，并控制光亮剂用量.

d.盲孔深处，不宜有漏镀、烧焦、脱皮现象存在.可允许有颜色差异，大件尖角处可有轻微烧焦.

3检验方法：

在自然散射光照射，或2支40瓦日光灯照射下，500mm处（肉眼观察），在此状态下，检查出的问题，即为质量问题.若检查不出，则为允许缺陷.

五、两种典型镀锌工艺流程表（仅供参考）

电镀锌工艺流程（彩色镀锌）

工序

成分

浓度

温度

时间

备注

除油

YC-1除油王

100g/L

5-40°C

10-20分钟

清洗

清水

常温

20-30秒

清洗

清水

常温

20-30秒

除锈

盐酸

60-80%

常温

10-30分钟

以除干净为准

清洗

清水

常温

20-30秒

清洗

清水

常温

20-30秒

镀锌

NaOHZnO94电流密度

110-120g/L10-12g/L5-7g/L2.5-3A/dm2

5-35°C

时间服从厚度

达到规定厚度

清洗

清水

常温

20-30秒

清洗

清水

常温

20-30秒

出光

硝酸盐酸

25mL/L5mL/L

常温

15-30秒

清洗

清水

10-20°C

20秒

钝化

LP-93彩钝剂A

10-20mL/LPH:

1-1.4

10-35°C

10-20秒

热水烫干

清水

≤70°C

10-20秒

烘干

烤箱

80-90°C

10-15秒

电镀锌工艺流程（银白、蓝白镀锌）

工序

成分

浓度

温度

时间

备注

除油

YC-1除油王

100g/L

5-40°C

10-20分钟

清洗

清水

常温

20-30秒

清洗

清水

常温

20-30秒

除锈

盐酸

60-80％

常温

10-30分钟

以除干净为准

清洗

清水

常温

20-30秒

清洗

清水

常温

20-30秒

镀锌

ZnCl

KCl

H3BO3

添加剂

电流密度

60-80g/L

180-230g/L

25-35g/L

15-25mL/L

3-4A/dm2

5-60°C

时间服从厚度

达到规定厚度

清洗

清水

常温

20-30秒

清洗

清水

常温

20-30秒

出光

WX－2（银白）

WX－1（蓝白）

2g/L

常温

15-30秒

清洗

清水

10-20°C

20秒

钝化

LP-93彩钝剂A

2g/L

PH：

1-1.4

常温

7-15秒

热水烫干

清水

≤70°C

10-20秒

烘干

烤箱

80-90°C

10-15秒

镀锌

关键词：

镀锌，热镀锌，冷镀锌

一、镀锌概述

锌易溶于酸，也能溶于碱，故称它为两性金属。

锌的标准电极电位比钢铁负。

若基体是钢铁，镀层破损或遭腐蚀生成Fe-Zn原电池时，锌镀层属于阳极性镀层，锌牺牲溶解，保护了钢铁。

因此钢铁上的镀锌层不是单纯的机械保护作用，而是通过电化学作用保护基体免遭腐蚀，即使锌层不完整也会起到这个作用。

更何况锌层的耐蚀性很大程度上决定于镀层上钝化膜的耐蚀性，钝化了的锌镀层其耐蚀性一般大约可提高8～20倍。

由于镀锌光亮剂的进步和不同颜色高耐蚀钝化工艺的开发应用，锌镀层的外观得到了显著的改善，同时具有防护性和装饰性。

昔日传统认为镀锌仅是钢铁基体的一种防护镀层，今日更应是钢铁的防护装饰性镀层。

由于我国锌资源比较丰富，镀锌又是一种价廉、能防锈，又能装饰的高性价比镀种，因而在汽车、机械、电子、船舶、仪表、轻工等工业部门得到广泛的应用。

如机械零件、低压电器、高压开关、紧固连接件、钢铁结构件、建筑五金、农业机械、轻工产品等都离不开镀锌钝化制品。

二、镀锌的原理

1、镀锌的化学原理

在盛有镀锌液的镀槽中，经过清理和特殊预处理的待镀件作为阴极，用镀覆金属制成阳极，两极分别与直流电源的正极和负极联接。

镀锌液由含有镀覆金属的化合物、导电的盐类、缓冲剂、pH调节剂和添加剂等的水溶液组成。

通电后，镀锌液中的金属离子，在电位差的作用下移动到阴极上形成镀层。

阳极的金属形成金属离子进入镀锌液，以保持被镀覆的金属离子的浓度。

镀锌时，阳极材料的质量、镀锌液的成分、温度、电流密度、通电时间、搅拌强度、析出的杂质、电源波形等都会影响镀层的质量，需要适时进行控制。

2、镀锌的工艺原理

在装有镀件、玻璃球、锌粉、水和促进剂的旋转滚桶内，作为冲击介质的玻璃球随着滚桶转动，与镀件表面发生摩擦和锤击产生机械物理能量，在化学促进剂的作用下，将镀涂的锌粉“冷焊”到镀件表面上，形成光滑、均匀和细致的具有一定厚度的镀层。

三、镀锌的方式

1、热镀锌

热镀锌也叫热浸镀锌和热浸锌，是一种有效的金属防腐方式，主要用于各行业的金属结构设施上。

是将除锈后的钢件浸入500℃左右融化的锌液中，使钢构件表面附着锌层，从而起到防腐的目的。

2、冷镀锌

冷镀锌也叫电镀锌，是利用电解设备将管件经过除油、酸洗、后放入成分为锌盐的溶液中，并连接电解设备的负极，在管件的对面放置锌版，连接在电解设备的正极接通电源，利用电流从正极向负极的定向移动就会在管件上沉积一层锌，冷镀管件是先加工后镀锌。

四、镀锌工艺的种类及其优缺点

1、镀锌工艺的种类

按镀锌溶液的不同可将镀锌工艺分为三类：

（1）氰化镀锌：

分高氰镀锌、中氰镀锌、低氰镀锌；

（2）酸性镀锌：

硫酸盐镀锌、弱酸性氯化钾镀锌、氨三乙酸－氯化铵镀锌；

（3）碱性无氰锌酸盐镀锌。

2、各种镀锌工艺的优缺点

（1）氰化镀锌

优点：

镀层结晶细致，镀液的分散能力和覆盖能力较好，对钢铁设备无腐蚀作用。

缺点：

镀液含有剧毒氰化物，排放的废水和废气对环境有危害。

（2）硫酸盐镀锌

优点：

成本低，镀液稳定，电流效率高，允许的阴极电流密度上限值很高，沉积速度快。

缺点：

均镀能力和深镀能力较差，镀层结晶较粗，只适用于镀外形简单的零件。

镀液对钢铁设备有腐蚀作用。

（3）弱酸性氯化钾镀锌

优点：

无氰，镀液成分简单、稳定，投产成本不高，电流效率高，节约电能，沉积速度快，生产效率高，适用于铸铁零件、高碳钢零件镀锌。

镀层光亮、细致，整平性好。

缺点：

镀液对钢铁设备有腐蚀作用。

如果后处理不好，彩色钝化膜的抗盐雾性能比碱性镀锌差。

（4）氨三乙酸－氯化铵镀锌

优点：

由于氨三乙酸对锌的络合能力较强，显著增加了锌沉积时的阴极极化作用，镀液的分散能力和覆盖能力较好，镀层比较光亮。

缺点：

镀液对钢铁设备有腐蚀严重。

（5）碱性锌酸盐镀锌

优点：

无氰，对钢铁设备无腐蚀，钝化膜在湿热的大气中不容易变色发黑。

缺点：

在镀层的结合力和脆性方面于氰化镀锌相比有一定的差距。

五、镀锌的技术标准

镀锌技术标准采用美国ASTMB695-2000及军用C-81562机械镀锌技术标准。

热镀锌

关键词：

镀锌，热镀锌，热浸锌，热浸镀锌

一、热镀锌概述

热镀锌也叫热浸锌和热浸镀锌，是一种有效的金属防腐方式，主要用于各行业的金属结构设施上。

是将除锈后的钢件浸入500℃左右融化的锌液中，使钢构件表面附着锌层，从而起到防腐的目的。

现在钢板的表面镀锌主要采用的方法是热镀锌。

热镀锌是由较古老的热镀方法发展而来，自从1836年法国把热镀锌应用于工业以来，已经有170年的历史了。

然而近30年来，伴随冷轧带钢的飞速发展，热镀锌工业得到了大规模发展。

镀锌板中的热镀锌板生产工艺流程主要包括：

原板准备→镀前处理→热浸镀→镀后处理→成品检验等。

按照习惯往往根据镀前处理方法的不同把热镀锌工艺分为线外退火和线内退火两大类。

二、热镀锌工艺

1、线外退火

线外退火就是热轧或冷轧钢板进入热镀锌作业线之前，首先在抽底式退火炉或罩式退火炉中进行再结晶退火，这样，镀锌线就不存在退火工序了。

钢板在热镀锌之前必须保持一个无氧化物和其他脏物存在的洁净的纯铁活性表面。

这种方法是先由酸洗的方法把经退火的表面氧化铁皮清除，然后涂上一层由氯化锌或由氯化铵和氯化锌混合组成的溶剂进行保护，从而防止钢板再被氧化。

（1）湿法热镀锌

钢板表面的溶剂不经烘干（即表面还是湿的）就进入起表面覆盖有熔融态溶剂的锌液进行热镀锌。

此方法的缺点是：

a.只能在无铅状态下镀锌，镀层的合金层很厚且粘附性很坏；

b.生成的锌渣都积存在锌液和铅液的界面处而不能沉积锅底（因为锌渣的比重大于锌液而小于铅液），这样钢板因穿过锌层污染了表面。

因此，湿法热镀锌已基本被淘汰。

（2）单张钢板

这种方法一般是采用热轧叠轧板作为原料，首先把经过退火的钢板送入酸洗车间，用硫酸或盐酸清除钢板表面的氧热镀锌法化铁皮。

酸洗之后的钢板立即进入水箱中浸泡等待镀锌，这样可以防止钢板再氧化。

后经过酸洗、水清洗、挤干、烘干、进入锌锅（温度一直保持在445—465℃）热镀锌，再进行涂油和铬化处理。

这种方法生产的热镀锌板比湿法镀锌成品质量有显著提高，只对小规模生产有一定价值。

（3）惠林法热

该连续镀锌生产线包括碱液脱脂、盐酸酸洗、水冲洗、涂溶剂、烘干等一系列前处理工序，而且原板进入镀锌线镀锌前还需要进行罩式炉退火。

这种方法生产工艺复杂，生产成本高，更为主要的是此方法生产的产品常常带有溶剂缺陷，影响镀层的耐蚀性。

并且锌锅中的AL常常和钢板表面的溶剂发生作用生成三氯化铝而耗掉，镀层的粘附性变坏。

因而此方法虽然已问世近三十年，但在世界热镀锌行业中并未得到发展。

2、线内退火

线内退火就是由冷轧或热轧车间直接提供带卷作为热镀锌的原板，在热镀锌作业线内进行气体保护再结晶退火。

属于这个类行业的热镀锌方法包括：

森吉米尔法、改良森吉米尔法、美钢联法（同日本川崎法）、赛拉斯法、莎伦法。

（1）森吉米尔法

它是把退火工艺和热镀锌工艺联合起来，其线内退火主要包括氧化炉，还原炉两部份组成。

带钢在氧化炉中煤气火焰直接加热到450度左右，把带钢表面残存的轧制油烧掉，净化表面。

后再把带钢加热到700-800度完成再结晶退火，经冷却段控制进锌锅前温度在480度左右，最后在不接触空气的情况下进入锌锅镀锌，因此，森吉米尔法产量高、镀锌质量较好，此法曾得到广泛应用。

（2）美钢联法

它是森吉米尔法的一个变种，它仅仅是利用一个碱性电解脱脂槽取代了氧化炉的脱脂作用，其余工序与森吉米尔法基本相同。

在原板进入作业线后，首先进行电解脱脂，而后水洗、烘干，再通过有保护气体的还原炉进行再结晶退火，最后在密封情况下进入锌锅热镀锌。

这种方法因带钢不经过氧化炉加热，所以表面的氧化膜较薄，可适当降低还原炉中保护气体的氢含量。

这样，对炉安全和降低生产成本有利。

但是，由于带钢得不到预加热就进入还原炉中，这样无疑提高了还原炉的热负荷，影响炉子的寿命。

因此这种方法并未得广泛应用。

（3）赛拉斯法

又称火焰直接加热法；首先带钢经碱洗脱脂，而后用盐酸清除表面的氧化皮，并经水洗、烘干后再进入由煤气火焰直接加热的立式线内退火炉，通过严格控制炉内煤气和空气的焰烧比例，使之在煤气过剩和氧气不足的情况下进行不完全焰烧，从而使炉内造成还原气氛。

使其快速加热达到再结晶温度并在低氢保护气氛下冷却带钢，最后在密闭情况下浸入锌液，进行热镀锌。

该法设备紧凑，投资费用低，产量高（最高可达50/小时）。

但生产工艺复杂，特别是在机组停止运转时，为了避免烧断带钢，需要采用炉子横移离开钢带的方法，这样操作问题很多，所以，热镀锌工业采用此法很少。

（4）莎伦法

1939年美国莎伦公司投产一台新型的热镀锌机组，所以也叫莎伦法。

该法是在退火炉内向带钢喷射氯化氢气体并使带钢达到再结晶温度，所以也称为气体酸洗法。

采用氯化氢气体酸洗，不但能去除带钢表面的氧化皮，而且同时去除了带钢表面的油脂，由于带钢表面被氧化气体腐蚀，形成麻面，所以使用莎伦法所得到的镀层粘附性特别好。

但是由于设备腐蚀严重，由此造成很高的设备维修和更新费用。

因而此种方法很少被采用。

（5）改良森吉米

它是一种更优越的热镀锌工艺方法；它把森吉米尔法中各自独立的氧化炉和还原炉由一个截面积较小的过道连接起来，这样包括预热炉、还原炉和冷却段在内的整个退火炉构成一个有机整体。

实践证明，该法具有许多优点：

优质、高产、低耗、安全等优点已逐渐被人们所认识。

其发展速度非常快，1965年以来新建的作业线几乎全部采用了这种方法，近年来老的森吉米尔机组也大都按照此方法进行了改造。

电镀锌

一、电镀锌概念

电镀锌：

就是利用电解，在制件表面形成均匀、致密、结合良好的金属或合金沉积层的过程。

与其他金属相比，锌是相对便宜而又易镀覆的一种金属，属低值防蚀电镀层，被广泛用于保护钢铁件，特别是防止大气腐蚀，并用于装饰。

镀覆技术包括槽镀（或挂镀）、滚镀（适合小零件）、自动镀和连续镀（适合线材、带材）。

二、电镀锌分类

目前，国内按电镀溶液分类，可分为四大类：

1．氰化物镀锌

由于（CN）属剧毒，所以环境保护对电镀锌中使用氰化物提出了严格限制，不断促进减少氰化物和取代氰化物电镀锌镀液体系的发展，要求使用低氰（微氰）电镀液。

采用此工艺电镀后，产品质量好，特别是彩镀，经钝化后色彩保持好。

2．锌酸盐镀锌

此工艺是由氰化物镀锌演化而来的。

目前国内形成两大派系，分别为：

a）武汉材保所的“DPE”系列；b）广电所的“DE”系列。

两者都属于碱性添加剂的锌酸盐镀锌，PH值为12.5~13。

采用此工艺，镀层晶格结构为柱状，耐腐蚀性好，适合彩色镀锌。

注意：

产品出槽后→水洗→出光（硝酸+盐酸）→水洗→钝化→水洗→水洗→烫干→烘干→老化处理（烘箱内80~90℃。

3．氯化物镀锌

此工艺在电镀行业应用比较广泛，所占比例高达40%。

钝化后（兰白）可以锌代铬（与镀铬相媲美），特别是在外加水溶性清漆后，外行人是很难辩认出是镀锌还是镀铬的。

此工艺适合于白色钝化（兰白，银白）。

4．硫酸盐镀锌

此工艺适合于连续镀（线材、带材、简单、粗大型零、部件），成本低廉。

三、电镀锌工艺

1.电镀锌工艺流程

以镀锌铁合金为例，工艺流程如下：

化学除油→热水洗→水洗→电解除油→热水洗→水洗→强腐蚀→水洗→电镀锌铁合金→水洗→水洗→出光→钝化→水洗→干燥。

2.电镀锌镀液配制

镀液的配制（以lL为例）：

（1）在镀槽内先加入1/3体积的纯净水；

（2）用1/3的纯水溶解氢氧化钠（溶解时会发热，必须小心）；

（3）用少量的水将氧化锌调成糊状，然后加入较多的纯水，充分搅拌。

将搅拌好的氧化锌慢慢加入到溶解好的氢氧化钠溶液中，边加边搅拌，使其充分络合后加入到镀槽中；

（4）当镀液温度降至30~C以下后，加入85g的Baser，充分搅拌；

（5）将15mLBaseF溶解在15gBaseR中，然后将其混合物加入镀槽；

（6）加入4mL的H—O624，充分搅拌；加水至所配体积；

（7）加入光亮剂ZF-105A、ZF-105B；充分搅拌。

黑色钝化工艺流程：

水洗→出光→水洗→黑色钝化→水洗→后处理→干燥。

3.电镀锌影响因素

（1）锌含量的影响

锌含量太高，光亮范围窄，容易获得厚的镀层，镀层中铁含量降低；锌含量太低，光亮范围宽，要达到所需的厚度需要较长的时间，镀层中铁含量高。

（2）氢氧化钠的影响

氢氧化钠含量太高时，高温操作容易烧焦；氢氧化钠含量太低时，分散能力差。

（3）铁含量的影响

铁含量太高，镀层中铁含量高，钝化膜不亮；铁含量太低，镀层中铁含量低，耐蚀性降低，颜色偏橄榄色。

（4）光亮剂的影响

ZF-IOOA太高，镀层脆性大；太低，低电流区域无镀层，钝化颜色不均匀；ZF一100B太高，镀层脆性大；太低，整个镀层不亮。

（5）温度的影响

温度太高，分散能力下降，镀层中铁含量高，耐蚀性降低，钝化膜颜色不均匀，发花；温度太低，高电流密度区烧焦，镀层脆性大，沉积速度慢。

（6）阴极移动的影响

必须采用阴极移动。

移动太快，高电流密度区镀层粗糙；太慢，可能产生气流，局部无镀层。