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鋁合金零件電鍍之浸鋅的影響
來源：www.liunianys.cn 發(fā)布時間：2021年08月06日
鋁合金零件電鍍之浸鋅的影響
化學(xué)浸鋅是使大多數(shù)鋁合金零件在浸鋅溶液中有效地除去表面的氧化膜，同時又沉積上鋅層，以防止鋁零件的再氧化，使鋁的表面電位向正方向移動，因而使鍍層與基體具有良好結(jié)合。其浸鋅原理是，當(dāng)鋁合金零件浸入強(qiáng)堿性的鋅酸鹽溶液時，界面上發(fā)生氧化還原反應(yīng)，即鋁零件表面的氧化膜和鋁的溶解以及鋅的沉積。
在浸鋅過程中金屬鋁與溶液中所含的絡(luò)合物離子[Zn(OH)4]2一中的中心鋅離子發(fā)生置換反應(yīng)，形成高度彌散在鋁表面的鋅晶粒。鋁表面在強(qiáng)堿性溶液中處于活化狀態(tài)，Al一3e-Al3+，放出電子，使鋁表面的電勢進(jìn)一步負(fù)移，鋁表面具有了更高的電化學(xué)活性。因此，鋁在浸鋅溶液中的表面應(yīng)采用均勻降低表面能的保護(hù)作用。此外，在浸鋅過程初期，有H2從鋁表面析出，對鋁零件表面也起著一定的防止氧化的保護(hù)作用。浸鋅溶液的組成、pH值、溫度、浸鋅時的操作條件(靜止、機(jī)械攪拌、超聲攪拌)等都影響鋅、鋁置換反應(yīng)速率；鋅置換膜層的厚度、顆粒度、均勻度、結(jié)構(gòu)、成分都將影響到鍍層結(jié)合力和性能。因此，在浸鋅溶液中所發(fā)生的基本反應(yīng)是鋁的溶解及鋅的沉積。置換上的鋅層既能防止鋁上自然氧化膜的再生，又可以在其上電沉積其他金屬。形成的鋅置換層應(yīng)是一層高度彌散的均勻、細(xì)致，顏色呈青灰色的膜層。置換反應(yīng)到在鋁合金零件表面形成一層致密的鋅層時會逐漸停止。
為提高浸鋅層的結(jié)合力，通常采用二次浸鋅法，尤其是含硅量高的鋁合金零件。一次浸鋅所生成的鋅晶粒分布不夠均勻，尺寸相差大，浸鋅層結(jié)合力不好。一次浸鋅后用1：1(體積比)的HN03溶液進(jìn)行退鋅，此步驟可使與鋁及其合金零件表面結(jié)合力不好的鋅晶粒溶解，顆粒大的鋅晶粒變小，形成均勻表面，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行二次浸鋅，能得到薄而更致密、小晶粒鋅置換層，從而保鍍層良好的結(jié)合力。在二次浸鋅溶液中加入三價鐵的酒石酸絡(luò)合物、二價鎳或二價銅的氰化絡(luò)合物，形成與基體緊密結(jié)合的鋅鎳鐵合金層，可以進(jìn)一步改善浸鋅層的結(jié)合力。對于鋁合金鑄件，還可以加入硝酸鈉或氟化鈉。
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為了防止鋁及其合金零件經(jīng)酸蝕后重新生成一層氧化膜，需立即在零件表面形成一層薄而均勻的穩(wěn)定的金屬層，作為后續(xù)正常電鍍的底層。形成金屬底層的方法有浸鋅法、浸錫法、陽極氧化后直接電鍍法、閃鍍鎳槽中先氧化再閃鍍鎳法、化學(xué)鍍鎳法等。
化學(xué)浸鋅是使大多數(shù)鋁合金零件在浸鋅溶液中有效地除去表面的氧化膜，同時又沉積上鋅層，以防止鋁零件的再氧化，使鋁的表面電位向正方向移動，因而使鍍層與基體具有良好結(jié)合。其浸鋅原理是，當(dāng)鋁合金零件浸入強(qiáng)堿性的鋅酸鹽溶液時，界面上發(fā)生氧化還原反應(yīng)，即鋁零件表面的氧化膜和鋁的溶解以及鋅的沉積。
在浸鋅過程中金屬鋁與溶液中所含的絡(luò)合物離子[Zn(OH)4]2一中的中心鋅離子發(fā)生置換反應(yīng)，形成高度彌散在鋁表面的鋅晶粒。鋁表面在強(qiáng)堿性溶液中處于活化狀態(tài)，Al一3e-Al3+，放出電子，使鋁表面的電勢進(jìn)一步負(fù)移，鋁表面具有了更高的電化學(xué)活性。因此，鋁在浸鋅溶液中的表面應(yīng)采用均勻降低表面能的保護(hù)作用。此外，在浸鋅過程初期，有H2從鋁表面析出，對鋁零件表面也起著一定的防止氧化的保護(hù)作用。浸鋅溶液的組成、pH值、溫度、浸鋅時的操作條件(靜止、機(jī)械攪拌、超聲攪拌)等都影響鋅、鋁置換反應(yīng)速率；鋅置換膜層的厚度、顆粒度、均勻度、結(jié)構(gòu)、成分都將影響到鍍層結(jié)合力和性能。因此，在浸鋅溶液中所發(fā)生的基本反應(yīng)是鋁的溶解及鋅的沉積。置換上的鋅層既能防止鋁上自然氧化膜的再生，又可以在其上電沉積其他金屬。形成的鋅置換層應(yīng)是一層高度彌散的均勻、細(xì)致，顏色呈青灰色的膜層。置換反應(yīng)到在鋁合金零件表面形成一層致密的鋅層時會逐漸停止。
為提高浸鋅層的結(jié)合力，通常采用二次浸鋅法，尤其是含硅量高的鋁合金零件。一次浸鋅所生成的鋅晶粒分布不夠均勻，尺寸相差大，浸鋅層結(jié)合力不好。一次浸鋅后用1：1(體積比)的HN03溶液進(jìn)行退鋅，此步驟可使與鋁及其合金零件表面結(jié)合力不好的鋅晶粒溶解，顆粒大的鋅晶粒變小，形成均勻表面，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行二次浸鋅，能得到薄而更致密、小晶粒鋅置換層，從而保鍍層良好的結(jié)合力。在二次浸鋅溶液中加入三價鐵的酒石酸絡(luò)合物、二價鎳或二價銅的氰化絡(luò)合物，形成與基體緊密結(jié)合的鋅鎳鐵合金層，可以進(jìn)一步改善浸鋅層的結(jié)合力。對于鋁合金鑄件，還可以加入硝酸鈉或氟化鈉。
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