单金属电镀工艺与维护——镀锌

Part.01

镀锌层基础特性

1.外观呈银白色，电位为-0.76V，在铁合金表面属于阳极型镀层，防护性能与镀层厚度几乎成正比。

2.锌是典型两性金属，易溶于酸、碱；干燥空气中几乎不反应，潮湿大气中与CO₂、O₂生成碱式碳酸锌，与硫化氢生成硫化锌，与氯离子快速反应发生腐蚀。

3.密闭 / 通风不良潮湿环境下，锌与非金属挥发物接触易生成疏松腐蚀产物；高温高湿密闭条件下，与胶木、油漆、木材挥发物接触会形成 “长毛” 状单晶物质。

4.铬酸盐钝化后，镀锌层腐蚀性能提升 6~8 倍，军绿色钝化层耐蚀性最佳。

5.传统镀锌分为氰化物镀锌、碱性无氰镀锌、酸性镀锌，目前氰化物镀锌已被取缔，主流为碱性无氰镀锌和酸性镀锌（硫酸盐镀锌）。

Part.02

碱性无氰镀锌

（一）工艺成分及对质量的影响

（二）镀锌工艺日常维护

1.电镀线建立不同成分控制范围与“中心线”，现场工程师每日分析镀液成分并维护，控制氧化锌与氢氧化钠成分比例在 1：(10~12)，稳定镀液浓度与稳定性。生产中监控温度和电流密度，稳定电镀条件。

2.按过往经验的消耗量和试片分析结果补加添加剂，维持其均衡稳定，消除不足或过量情况，最好采用自动或滴定添加。

3.因电镀中镀液会积累固体颗粒物，需配置一定过滤量的过滤机对镀液连续过滤，现场工程人员定时巡查，保证过滤效果，排空过滤机内空气，防止气泡进入电镀槽及相关问题。

4.一般电镀锌产品外观要求不高、前处理设计简单，会带入有机物形成有机杂质污染，镀锌溶液要按时进行活性炭和小量双氧水处理，清除有机物，预防杂质积累。

5.锌属两性金属，在碱性条件下会溶解，电镀锌阳极不能全用金属锌，需依据分析成分调整阳极板锌板和不锈钢板比例，建议用线外溶锌法，镀槽阳极全用不锈钢板或镀镍板。

6.每天停机时及时打捞掉落工件，生产中适当添加除杂剂并小电流电解处理，维持金属杂质在低范围，避免掉落工件成为阳极溶解引发问题。

7.规定时间内清洗过滤机，保证过滤效果和溶液干净，因碱性镀锌溶液为强碱性，阳极袋、过滤材料须用耐碱材料。

8.按工艺规定时间清槽，对溶液彻底过滤，控制固体颗粒物在受控范围。

（三）镀锌溶液杂质分析以及处理方法

Part.03

硫酸盐镀锌（酸性镀锌）

（一）酸性镀锌溶液中不同成分的影响

（二）硫酸盐镀锌工艺日常维护

1.电镀线建立不同成分控制范围与“中心线”，现场工程师每日分析镀液成分并维护，控制氧化锌与氢氧化钠成分比例在 1：(10~12)，稳定镀液浓度与稳定性。生产中监控温度和电流密度，稳定电镀条件。

2.按过往经验的消耗量和试片分析结果补加添加剂，维持其均衡稳定，消除不足或过量情况，最好采用自动或滴定添加。

3.因电镀中镀液会积累固体颗粒物，需配置一定过滤量的过滤机对镀液连续过滤，现场工程人员定时巡查，保证过滤效果，排空过滤机内空气，防止气泡进入电镀槽及相关问题。

4.一般电镀锌产品外观要求不高、前处理设计简单，会带入有机物形成有机杂质污染，镀锌溶液要按时进行活性炭和小量双氧水处理，清除有机物，预防杂质积累。

5.锌属两性金属，在碱性条件下会溶解，电镀锌阳极不能全用金属锌，需依据分析成分调整阳极板锌板和不锈钢板比例，建议用线外溶锌法，镀槽阳极全用不锈钢板或镀镍板。

6.每天停机时及时打捞掉落工件，生产中适当添加除杂剂并小电流电解处理，维持金属杂质在低范围，避免掉落工件成为阳极溶解引发问题。

7.规定时间内清洗过滤机，保证过滤效果和溶液干净，因碱性镀锌溶液为强碱性，阳极袋、过滤材料须用耐碱材料。

8.按工艺规定时间清槽，对溶液彻底过滤，控制固体颗粒物在受控范围。

（三）镀液中杂质含量标准及处理方法

与碱性无氰镀锌杂质处理流程基本一致（Fe、Cu、Pb、COD、固体颗粒处理方法相同）。

硫酸盐镀锌需格外重视镀后的水洗环节，若水洗不彻底，会影响后续钝化层的质量，导致产品在存放一段时间后出现腐蚀现象。因此，从严格保障镀锌层防腐蚀性能的角度出发，一般镀锌工艺在设计时应考虑在电镀线末端增设一道热水洗工序：一方面可提升水洗效果，另一方面，利用70~80℃热水的水封闭作用，为锌镀层增加一层封闭层，从而提高镀锌产品的防腐蚀性能及对大气有害气体的抗侵蚀能力。

Part.04

镀锌层后处理工艺

包括出光、钝化、封闭、除氢，钝化是提升镀层耐蚀性的关键。因为镀锌层在潮湿大气中能够与CO₂、O₂反应生成碱式碳酸锌层，与大气中的硫化氢等含硫化合物生成硫化锌，与大气中的氯离子快速发生反应而发生腐蚀。锌在密闭或者通风不良的潮湿环境下，与非金属的挥发物质接触时，锌容易腐蚀生成白色疏松的腐蚀产生；在高温、高温、密闭的条件下，与胶木、油漆、木材释放的挥发物质接触，会形成丝状单晶的物质，俗称“长毛”。因此镀锌层必须经过钝化才能够提高镀层自身的耐腐蚀性能，从而达到保护基体金属的目的。

钝化前需要出光处理，出光一般采用2~3%左右的硝酸或者硝酸与盐酸的混合酸，一方面达到清理掉镀层表面的有机物杂质的目的，另一方面也由于化学抛光作用促使镀层更加光亮。

目前使用比较普通的钝化工艺是铬酸盐钝化工艺，镀锌层在铬酸盐溶液中形成一层稳定性高、致密性好的钝化层。钝化液主要成分包含铬酸、硝酸、硫酸以及其他一些微量成分，不同成分之间的作用如下表说明：

钝化液成分及影响

化膜性能与优化

◦军绿色钝化膜耐蚀性最佳，白色钝化膜最差；

◦白色钝化膜可经70~80℃、0.5g/L铬酸溶液浸泡1~2min二次钝化，提升耐蚀性。

烘干老化

钝化封闭后，在60~70℃下烘干老化15~20min，保证钝化层稳定。

-END-

注：本文所列技术参数源自工业实践总结，实际应用时需根据工件尺寸、油污严重程度进行相应调整；图片版权归原作者所有，使用请注明来源。