【摘 要】由于锌镍合金镀层耐蚀性和耐磨性优于纯锌镀层，国内外纷纷开展了锌镍合金电镀工艺的研究。本文介绍了电镀锌镍合金镀液的类型和各自的优缺点，重点介绍了碱性锌镍合金中各组分的作用以及工艺参数对镀层的影响。

【关键词】电镀 锌镍合金 络合剂 共沉积

1   前言

     锌镍合金一般是指以锌为基含有少量镍（20％以下）的合金，具有优异的耐蚀性，尤其是在恶劣的工业大气以及严酷的海洋环境中。锌镍合金镀层是近10多年兴 起的一种优良的新型防护性镀层，国外已得到广泛应用，国内这方面的研究近几年发展很快，但实际应用还很少。锌镍合金镀层在保护钢铁件方面优点突出，耐蚀性 比锌镀层高7～10倍，且氢脆敏感性很小，彩钝后的锌镍合金外观可保持10年。锌镍合金电镀最先在日本和德国获得成功，并在汽车工业上获得广泛应用，同时 也应用在航空、航天、轻工、家电等领域。近年来，国内已将电镀锌镍合金应用于电缆桥架、煤矿井下液压支柱、汽车钢板、五金工具及军工产品等，大大提高了产 品的耐蚀性能，并节省了原材料。到20世纪90年代，锌镍合金电镀在防护性电镀中的应用所占比例逐年提高，在欧洲已达36％（1996年）。随着人们对锌 镍合金电镀工艺认识的进一步完善，锌镍合金镀层作为一种具有高耐蚀性、低氢脆性、可焊性和机械加工性等优良特性的防护性镀层将有更广泛的应用。

2  锌镍合金电镀液类型及特点

     目前，常用的锌镍合金镀液主要有两种类型。一种是弱酸性氯化物镀液，采用镍盐和锌盐作为主盐，氯化物作为导电盐，硼酸作为缓冲剂。这种镀液的特点是阴极电 流效率高（95％以上），沉积速度快，镀层脆性低，污水处理比较容易，镀层含镍量多在11％～15％范围内，但镀液的分散能力和覆盖能力较差。另一种是碱 性锌酸盐镀液，主盐一般采用锌酸盐和镍盐，特点是镀液的分散能力和覆盖能力较高，镀层均匀、光亮，电流密度范围宽，适合于复杂零件的电镀，挂镀和滚镀均 可，镀液对设备腐蚀性小，尤其是对管状镀件的内表面没有腐蚀性，镀液不含剧毒物，易于管理，废水处理简单，但阴极电流效率较低（50％～80％）。碱性体 系电镀锌镍合金镀液由于具有以上特点，所以已被人们广泛接受，并广泛应用于汽车、五金、机械等领域。

3  碱性镀液各成份的作用及工艺条件的影响

     碱性溶液电镀锌镍合金，是在强碱性溶液电镀锌基础上发展起来的。因为镀液中镍离子可以改善镀层的成份、组成及性能，所以碱性锌镍合金工艺逐步发展起来。在 强碱性锌镍合金电镀液中，Zn/ZnO、NaOH、镍离子基本不变，而差异在于络合剂和添加剂不同。络合剂和添加剂影响镀液和镀层性能的好坏，为此，下面 概括介绍了配方成份和工艺条件在电镀过程中的作用和影响。

3.1 锌或氧化锌

     氧化锌主要是在溶液中提供锌离子。镀液中Zn²⁺/Ni²⁺对镀层的外观影响不大，对镀层的镍含量影响很大，应控制在2.5～3的范围最佳。氧化锌含量在6～12g/L时，锌镍合金镀层的镍含量在规定的范围内，耐蚀性最佳。过高过低都影响镀层的合金成份及耐腐蚀性等质量。电流效率随镀液中锌含量的增加和阴极电流密度减小而提高。

3.2 氢氧化钠

     氢氧化钠的含量在100～140g/L时，锌镍合金镀层的镍含量在规定的范围内，镀层的耐蚀性最佳。过高过低都影响溶液的导电性和镀层的质量。一方面它是 锌离子的络合剂，一方面又是溶液的导电盐，起到降低溶液电阻，提高镀液分散能力的作用。氢氧化钠影响镀液的电流效率和稳定性。

3.3 镍离子含量

     镀层中的镍含量随镀液中Ni²⁺/（Zn²⁺+Ni²⁺）比值的增大而提高，且镀层中镍含量远小于镀液中Ni²⁺的百分含量，表现为异常共沉积的性质，这样获得的合金为混合相。一般认为镀液中的Ni²⁺/（Zn²⁺+Ni²⁺）浓度比对镀层中的镍含量、镀层的外观有较大的影响，且比值达到0.16后，镀层中的镍含量达到最佳耐蚀性的范围。镀液中镍离子含量增加，合金镀层中的镍含量增加。并且随着溶液中镍离子含量提高，合金镀层中镍含量高，镀件的成本提高，镀件不易钝化。

3.4络合剂

     络合剂主要作用是络合溶液中的锌、镍离子，形成稳定的络合物，使锌、镍离子配合物的沉积电位相近，发生共沉积，并抑制镍的化学沉淀。因为锌、镍离子在强碱 性溶液中容易形成沉淀，而络合剂的加入使得锌镍离子形成络合物，降低了其在溶液中的单独存在。选用氨水作为络合剂，沉积电流密度超过转化电流密度时，正常 共沉积变为异常共沉积，单Zn和单Ni的开路电位十分接近，相差小于0.1V，这有利于共沉积。加入有机溶剂如脂肪族胺、脂肪醇胺、羟基羧酸盐等能对Ni 离子配合，使Zn²⁺、Ni²⁺在Y有机溶剂的沉积电位比水溶液中更接近，更容易沉积。茴香醛与配合物有机 胺反应，生成西夫碱，使镀液的吸附性增强，而且镍的配合物也促进了锌的沉积。酒石酸盐、柠檬酸盐及其二者双络合体系在抑制镍化学沉积，使锌、镍离子的沉积 电位相近，发生共沉积方面，其效果均不太理想，从而选取稳定常数较大的镍络合剂。络合剂关系到镍的沉积过程，影响镀层中镍的含量，而且胺类化合物是此类络 合剂的首选。

3.5  添加剂

     三乙醇胺既是络合剂又是添加剂。作为添加剂，其主要作用是改善镀层外观。三乙醇胺能使镀层结晶细致，增加镀层表面的平整性，光亮度。但含量高时导致阴极电 流效率的下降。而三乙醇胺含量的增加，使得合金镀层中的镍含量也相应增加。添加剂改善了镀层外观，加大了电流密度使用范围，并且提高了镀液的分散能力和覆 盖能力。二甲胺、乙二胺等添加剂的加入也有利于提高镀液的分散能力和获得光亮细致的镀层。锌、镍离子的放电过程中添加剂有阻化作用，其中镍大于锌，因而降 低了在镀层中镍的含量。

3.6 光亮剂

    碱性锌镍合金镀液中所用的光亮剂大体上可分为有机化合物和无机化合物。有机化合物包括:1) 胺类与环氧类化合物的缩合物, 如乙二胺或其甲基取代衍生物, 丙二胺或其甲基取代衍生物, 二乙烯三胺或其甲基取代衍生物等与环氧氯丙烷的反应产物, 用量0.1～0.3g/l。2) 芳香醛类: 茴香醛、香草醛、胡椒醛等, 其质量浓度0.01～0.2g/l。无机光亮剂: 如氧化碲、亚碲酸及其盐、碲酸及其盐。其质量浓度为0.1～5g/l。无机光亮剂的作用是使锌镍合金的比例得到保证, 即使在低电流密度区内也可获得均匀的合金成分比, 使镀层具有优良的光亮性。

3.7 阴极电流密度

    随着阴极电流密度的增加，锌镍合金镀层中镍含量的变化很小，这是碱性锌镍合金电镀体系的最大优点。即电流密度的变化对镀层合金成份影响不大。

3.8 温度

     随着镀液温度的增加，镀层中的镍含量先升后降。镀液温度在15～35℃都可得到良好的镀层外观，温度高于40℃时，镀层变得灰暗。温度过高时，有机添加剂容易发生分解，影响络合剂光亮剂等的使用效果，进而影响镀层的氢脆性能和外观质量。

4  小结

    强碱性溶液电镀锌镍合金对络合剂和添加剂要求较高,既要锌、镍离子在强碱性溶液中不产生沉淀,又要锌、镍离子络合后沉积电位相近,并要在沉积时能够保证镀 层中镍含量在耐蚀性最佳的比例范围内。所以国内外主要对络合剂和添加剂展开了广泛的研究。但碱性溶液电镀锌镍合金存在镀液补充和废液处理问题,这需要从络 合剂和添加剂方面展开深入的研究,以根本解决这一问题。