技术：电镀锌钢件黑变机理及控制措施探讨（二）

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　　假设氢氧化钠、锌板、钝化溶液等材料不含任何杂质，仅对实际使用的三级氧化锌进行计算。根据GB3185-82材料标准，三级氧化锌中氧化铅的含量为0.14%。PbO中Pb和O的比重为207／(207＋16)，以氧化锌10-15g／L估算Pb2＋的百分含量为：｛10×０.14%［207／(207＋16)］／1000｝×１00%＝12.9955×１0-4%｛15×０.14%［207／(207＋16)］／1000｝×１00%＝19.4932×１0-4%
　　结果分析
　　黑变表面膜组成根据试验结果和资料表明，已黑变试样表面膜与未黑变试样表面除Cr存在形态相同外，Zn的存在形态有所不同：后者主要以ZnO(氧化锌)形态存在，且这一层ZnO很薄；而前者除最表层以ZnO形态存在外，更主要是以ZnO1-x(欠氧型氧化锌)形态存在。
　　Pb2＋对黑变现象的影响
　　铅在镀液中主要以化合物胶体形式存在。在电镀时，一方面铅与锌共沉积进入镀层，另一方面形成Pb(OH)2胶体吸附在镀层的表面。当钝化时，镀层表面的Pb2＋与SO42-形成PbSO4胶体进入钝化膜，Cr2O72-、NO3-等离子穿过胶体膜与镀锌层发生反应，同时有铅的铬酸盐化合物生成。铅胶体膜与钝化膜混杂在一起，增加了钝化膜的致密性，阻碍了湿热环境中的Zn2＋在表面电场和浓度梯度的作用下通过钝化膜向表面扩散以及大气中的氧向锌层扩散，促进了欠氧型氧化锌的生成，加速了黑变的发生。
$ p# p, Z+ q% ~# h1 a- s　　试验结果表明，镀液中Pb2＋浓度对电镀件的黑变具有极大的影响。如果用△L值表示试样黑变前后的色差，根据下表数据［2］显示，随着镀液中Pb2＋浓度的增高，黑变程度也随之增大；当Pb2＋浓度足够低时，镀锌件几乎不发生黑变。而实际使用的镀液中Pb2＋浓度，在理论上为表中黑变最严重的Pb2＋浓度的3.4-5.1倍，实际检测结果也是表中最严重的Pb2＋浓度的1.2倍，说明产生黑变现象是必然的。
3 H$ y2 T4 [& B) G　　根据以上分析，造成在高温高湿环境条件下镀锌件黑变的主要因素是镀液中Pb2＋的存在，所以，在实际生产过程中控制Pb2＋的浓度非常重要。
　　(1)提高原材料标准等级，使用GB3185-82材料标准中的一级氧化锌。
　　根据GB3185-82材料标准，一级氧化锌中氧化铅的含量为0.037%，按上文同样的公式和条件估算，理论上Pb2＋的浓度在3.4325×１0-4%至5.1518×１0-4%，大大降低了Pb2＋的浓度。
　　(2)破除铅胶体。在镀液中添加SrCO3去除镀液中的铅，以抑制黑变的发生。SrCO3在镀液中迅速产生负电荷SrCO4胶体团，一方面可以抑制铅与锌共沉积进入镀层，另一方面消除了铅胶体吸附在镀层的表面，破除了铅胶体，防止了欠氧型氧化锌的生成，从而避免黑变的发生。
　　(3)清洁镀锌液。在电镀前将电镀液用小电流电解(利用电镀原理)，去除镀液中Pb2＋等有害杂质。
% l+ B% [& T0 e: G: L3 @8 E　　(4)在电镀后出光前，用水冲洗电镀件，去除镀锌层表面的镀液，防止镀液中的有害杂质带入钝化液中。
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