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摘要：隨著科學(xué)技術(shù)和現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展，對(duì)防護(hù)性鍍層的質(zhì)量要求也越來(lái)越高，傳統(tǒng)的電鍍鋅層已不能完全滿足要求，為此，人們采取了一系列措施，其中最有效的是鋅基合金電鍍。鋅基合金鍍層具有耐蝕性高、延展性好、涂裝性好、氫脆低、內(nèi)應(yīng)力小等優(yōu)點(diǎn)，必將取代鋅鍍層、鉻鍍層和鎘鍍層，在汽車、航空、航天、儀器、儀表、建筑和電子等工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。在國(guó)外，鋅基合金電鍍已有應(yīng)用，國(guó)內(nèi)此技術(shù)尚處于研究開發(fā)階段，而相應(yīng)的基礎(chǔ)理論研究均極少。
基于此，本文研究了堿性鋅酸鹽體系Zn-Fe合金電鍍、Zn-Fe-TiO_2復(fù)合電鍍工藝及相關(guān)基礎(chǔ)理論，以期縮短我國(guó)鋅基合金電鍍與世界水平間的差距。 根據(jù)配體的性質(zhì)及軟硬酸堿規(guī)則和金屬離子d電子構(gòu)型及離子軟硬酸性的強(qiáng)弱選擇了適當(dāng)?shù)腇e~(2+)配合劑ZFC。根據(jù)胺類和醛類官能團(tuán)對(duì)鍍層的增光作用以DE為主光亮劑，復(fù)配適量的輔助光亮劑得到了性能優(yōu)良、光亮電流密度范圍寬的Zn-Fe合金電鍍添加劑ZFA。Hull Cell實(shí)驗(yàn)表明：25℃時(shí)，含有50ml·L~(-1)添加劑ZFA的Zn-Fe合金鍍液在DK=0.253～3.652A·dm~(-2)的較寬電流密度范圍內(nèi)均能得到光亮、光滑、致密的Zn-Fe合金鍍層。 采用自制的添加劑ZFA，研究了堿性鋅酸鹽體系中Zn-Fe合金電鍍工藝，考察了合金鍍液組成及工藝條件對(duì)合金鍍層中Fe含量的影響，得到了最佳鍍液組成及工藝條件。
實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：Zn-Fe合金的沉積表現(xiàn)為異常共沉積。在一定的范圍內(nèi)，鍍層中鐵含量升高其光亮度隨之提高;凡能影響鍍層光亮度的條件發(fā)生變化，鍍層中的鐵含量也隨之變化。在最佳工藝條件下可得到Fe含量為0.2%～0.8%的兼具防護(hù)和裝飾功能的Zn-Fe合金鍍層。 首次在Zn-Fe合金電鍍工藝基礎(chǔ)上，采用平均粒徑為0.5μm的鈦白粉為復(fù)合鍍層中的TiO_2源，研究了復(fù)合鍍液組成及工藝條件對(duì)Zn-Fe-TiO_2復(fù)合鍍層中Fe含量及TiO_2含量的影響，獲得了最佳鍍液組成及工藝條件。在最佳條件下得到Fe含量為0.2%～0.8%、TiO_2含量為0.5%～1%，兼具防護(hù)和裝飾功能的復(fù)合鍍層，并發(fā)現(xiàn)Zn-Fe-TiO_2復(fù)合電鍍中Fe與TiO_2之間存在著明顯的協(xié)同效應(yīng)。 采用非銀鹽發(fā)黑劑，結(jié)合磷化工藝，并加入適當(dāng)?shù)奶砑觿┘拜o助成膜劑，系統(tǒng)研究了含鐵0.2%～0.8%的Zn-Fe合金鍍層黑色鈍化工藝，用這種鈍化工藝獲得的鈍化膜油黑發(fā)亮，色調(diào)均勻，耐蝕性高，附著力強(qiáng)，耐磨性好。5%NaCl中性溶液浸泡實(shí)驗(yàn)表明，經(jīng)黑色鈍化后，Zn-Fe合金鍍層及Zn-Fe-TiO_2復(fù)合鍍層的耐蝕性有了很大的提高。Zn-Fe合金鍍層的耐蝕性是純Zn鍍層的3倍多;Zn-Fe-TiO_2復(fù)合鍍層的耐蝕性是Zn-Fe合金鍍層的2倍左右，是純Zn鍍層的5倍左右，達(dá)到了國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平，是一種理想的代鎘鍍層。 采用線性電勢(shì)掃描方法首次系統(tǒng)地研究了各種條件下Zn-Fe合金共沉積及Zn-Fe-TiO_2復(fù)合共沉積的電化學(xué)行為，分析解釋了Zn-Fe合金鍍層中的Fe含量隨鍍液組成和工藝條件的變化規(guī)律及Zn-Fe合金鍍層中的Fe含量對(duì)合金鍍層外觀影響的原因;探討了Zn-Fe-TiO_2復(fù)合共沉積中TiO_2粉末對(duì)Zn~(2+)及Fe~(2+)陰極還原的影響，解釋了Fe與TiO_2之間的協(xié)同效應(yīng)。 首次對(duì)堿性鋅酸鹽體系電鍍純Zn及Zn-Fe合金陰極電流效率的影響因素進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，通過控制鍍液組成及工藝條件可以在一定程度上提高陰極電流效率。
