电镀锌铁合金工艺的镀液及镀层性能

ghj008

　　1镀液性能
　　1.1电流效率　　氯化物镀液的电流效率在95%左右，随电流密度的增加，电流效率略为降低。
　　1.2分散能力　　锌酸盐型镀液中，影响分散能力的因素主要是镀液中铁含量，镀液铁含量低，分散能力高，铁含量在0.5g/L以下分散能力较好。铁含量过高，分散能力下降。阴极电流密度高，分散能力提高，但镀层的铁含量也会提高。镀液温度低于10℃时，分散能力差；高于50℃时，分散能力也很差。
3 x0 F1 ~! h+ a& P/ P: E　　2镀层性能
　　2.1镀层的组织形貌　　焦磷酸盐镀液中获得的锌铁合金镀层，其金相组织结构为层状结构，镀层结晶紧密细致且韧性较好。镀层中铁的质量分数低于12%时，相结构为η相。随着铁含量升高，相结构为δ1相。铁含量继续提高，相结构过渡为相。η相镀层择优取向面由低铁含量的(101)面逐渐转变到高铁含量的(112)面。晶格参数L/a比值也随铁含量的提高而下降，尤其在铁的质量分数大于15%的C轴明显缩短，镀层晶粒尺寸随铁含量的提高而增大。在出现δ1相后增大变缓。观察其截面金相组织形貌，发现镀层均为层状结构。在镀液〔Fe3+〕/[Fe3++Zn2+]≤12.5时，镀层紧密细致且韧性较好；当比值大于15.1时，所得的层状镀层虽结晶紧密细致，但脆性增大，出现纵向裂纹。
: Q, G/ @) y/ s. F0 D8 F　　对硫酸盐体系ZnFe合金进行结构与性能分析发现:镀层呈层状结构，显微观察条状和层状是由一排排的小晶粒的边界构成的一种平面分布，经腐蚀后出现了平行于基体表面的暗黑线条，较宽的灰白带是相应的晶粒层，晶粒层沿电场的方向形成纤维状或柱状的组织，结构致密，没有裂纹。尤其在低电流密度下因垂直于基体表面的晶粒优势生长，所得镀层组织结构表现出更强烈的纤维状倾向。镀层x射线衍射测定，铁的质量分数16%～18%的锌铁合金镀层的主要成分是η相和σ1相。η相是锌的连续固溶体，其铁的质量分数不大于0.003%，具有稠密六方晶格，对铁能起到电化学保护作用。σ1相近似于FeZn，锌的质量分数为88.6%～93%，具有六方晶格，尽管本身很硬，但它相当可塑，并有较高的耐蚀性能。同时随着镀层中铁含量的增加，η相数量减少，σ1相相应增加。因此，控制好镀层中的相成分及其含量，对改善镀层的加工性能和耐蚀性十分重要。
, G3 I2 _! D( o# q　　电流密度对镀层结晶的表面形态有明显影响，电流密度低，镀层呈蜂窝状，层薄而不致密。随电流密度的升高，镀层厚度增加，但镀层晶粒呈柱状，外观粗糙。当电流密度升高到一定值，镀层的外观呈园丘状外形，尺寸较小，在基体表面形成连续、细致的脊状结构。随电流密度升高，镀层晶粒变小、组织细致。
9 \) }5 x; L( X/ [　　2.2镀层硬度及结合力　　锌铁合金镀层薄，硬度随镀层中铁含量的增加而增高，即铁含量高的镀层σ1相数量多。锌铁合金镀层与钢板的结合力，在镀层厚度仅为几个微米时，结构强度很差，弯曲试验结果出现裂纹、起皮和脱落，没有实用价值；当铁的质量分数在16%～18%的锌铁合金厚度达34.4μm和25.2μm，镀层反复弯曲至折断，并未看到任何起皮和剥落现象，表现出良好的结合力。
　　2.3耐蚀性　　含少量铁的锌铁合金与纯锌镀层相比，耐蚀性提高数倍至数十倍以上。这是由于锌与铁基体的电位差大，作为阳极性镀层，腐蚀动力大，造成锌层的过量腐蚀；含少量铁的锌铁合金层与铁的电位差减少，可以抑制过速腐蚀，从而显示优良的耐蚀性。
　　中性盐雾腐蚀试验研究合金镀层的抗大气腐蚀性能。用5%氯化钠水溶液，pH值6.4，35±2℃。喷雾方式:每小时喷15min，停45min，喷雾8h，停16h为一周期。铁的质量分数16%～20%的合金镀层，24h后表面呈暗灰色，并出现不规则分布的点状白锈；48h后表面局部至大部分被白锈覆盖；72h后表面被均匀的白锈薄层覆盖；144h后表面布满糊状白锈。失重在0.47～0.61g/m2·ｈ。 【MechNet】
! I( m, P0 ?2 b, f/ o文章关键词： 电镀锌铁合金   镀液镀层