一、氧化锌
氧化锌是提供锌离子的主盐,配制镀液时也可不用氧化锌而用氰化锌,分析控制时也可用锌离子含量来计算。
氧化锌含量提高,可容许电流密度大一些,电流效率高,沉积速度快;但氧化锌含量过高,镀层较粗糙,镀液覆盖能力较差。高氧化锌含量的镀液对电镀形状较简单的工件是有利的,能节约用电。氧化锌含量降低,可容许的电流密度要低一些,电流效率较低,但镀液分散能力和覆盖能力较好,镀层结晶细致,光亮度好,适于电镀形状较复杂的产品。
在能满足镀件质量的前提下,氧化锌含量应尽可能取上限值。锌离子含量高低还与游离氢氧化钠和氰化钠的含量有关。锌离子含量高,而游离氢氧化钠和氰化钠含量低时,镀层必然粗糙。
另外,锌离子含量的高低还与镀液的温度有关,镀液温度高的夏季或没有冷却设备的滚镀槽,温度很容易上升,宜采用相应较低的锌离子含量的镀液。相反,在冬天镀液温度低时或有降温设备的滚镀槽中,则锌离子含量可选取得高一些。实践证明,根据镀液温度来确定锌离子含量是行之有效的镀液维护方法。
二、氰化钠
氰化钠在镀液中至少起三个作用,即配合、导电和活化阴极与阳极的作用。氰化钠与锌形成配合物时,其配合离子的不稳定常数 K不稳 =1.3×10-17。金属配合物的不稳定常数小,即配合物相对较稳定,这种配合物在电极上放电析出要有更大的能量,阴极极化必须增大。因此,镀液中游离氰化钠含量高时,镀液的分散能力较好,镀层结晶细致,但电流效率稍低。
氰化钠是一种很好的导电盐,由于增加了镀液的导电能力,在降低槽电压的同时也改善了镀液的分散能力和覆盖能力。
氰化钠的另一种作用是,它对阴极和阳极来说都是一种极好的活化剂。 由于氰化钠对阴极的活化作用。 即使预处理工序不十分彻底。 也不会影响镀层与基体的结合力。 当镀件刚下槽时,阴极上会有大量气泡析出,氢气泡的溢出,起到一种机械搅拌作用,使附着于零件上细的油脂剥离而离开零件,所以起到了脱脂作用。另外,如果电镀金属表面的氧化物没有除干净,那么阴极上新生态的氢由于其强烈的还原性可以把它们除去。氰化钠也是一种很好的阳极活化剂,在阳极上能防止锌板的钝化。当阳极电流密度过大,游离氰化钠又不足时,锌阳极就会出现钝化现象。钝化严重时,阳极上会有大量的氧气泡析出,镀液性能变差。提高氰化钠的含量可消除阳极的钝化。氰化钠兼有多种作用,寻找其替代品是有一定难度的。
三、氢氧化钠
氢氧化钠也是锌的配位剂,与锌形成四羟基锌配离子,其不稳定常数 K不稳=3.6×10-16。从其不稳定常数可以看出,该配合离子的稳定性稍差些,但应该说还是属于比较稳定的。当镀液中氢氧化钠含量较高而氰化钠含量相对较低时,氢氧化钠的配合优势就大于氰化钠的配合。一般来说,在氰化物镀液中以锌氰化钠配合离子占优势为好,这样镀液性能会更好些。
氢氧化钠是一种很好的导电物质,它的导电作用强于氰化钠,对改善镀液的导电性和覆盖能力很有好处。氢氧化钠也是锌阳极的去极化剂,因为锌是两性金属,在强碱性溶液中会发生化学溶解,提高镀液中氢氧化钠的含量可以有效防止锌阳极的钝化。因此,在氰化物镀液中,在某种情况下氢氧化钠和氰化物是可以互相替代、互相补充的,这就是为什么镀液组分可以是高氰、中氰、低氰、微氰乃至无氰的缘故。对于微氰镀液来说,少量的氰化钠还起到添加剂的作用,因为氰化钠的存在,镀液对杂质的容忍度就会提高。
四、添加剂
氰化物镀液的添加剂分无机添加剂和有机添加剂两大类。无机添加剂主要是硫化钠和多硫化物,还有镍盐、钴盐、钼盐和三价铬盐等,以及硒盐和某些稀土化合物。金属元素和稀土元素的加入,可以提高锌镀层的耐蚀性,但金属元素必须严格控制其加久量,不然会产生诸如镀层粗糙、发黑和难以钝化等副作用。有机添加剂主要起光亮作用,常被称作光亮剂。
(1)硫化钠 氰化物电镀锌中最常用的无机添加剂是硫化钠,它是一种含硫的化合物,能与某些金属杂质化合后产生沉淀,从而净化镀液。另外,硫化钠还能起到一定的光亮作用,使镀层结晶细致。因此,在氰化物镀液中,保持一定量的硫化钠是有利的,但低氰或微氰的镀液要少加,甚至不加。
(2)有机添加剂 有机添加剂的种类很多,有高分子化合物,如明胶、聚乙烯醇、聚乙烯亚胺等,有芳香醛和杂环化合物,有近年来才开始使用的植酸钠等。目前,比较好的氰化物电镀锌光亮剂多是组合型的,一般用两种或两种以上的物质来加成或缩聚,并且是几组组合起来,使之产生协同作用。在组合添加剂中,有的成分在高电流密度下性能较好,可防止镀层烧焦;有的成分在低电流密度区性能好,能使在非常小的电流密度区产生光亮镀层;有的成分虽然光亮作用好,但在镀液中产生张应力,使镀层有脆性;有的成分虽然光亮作用不那么好,但它恰能产生压应力,这样可以互相抵消,从而防止镀层发脆等。
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