新一代碱性镀锌及三价铬钝化工艺
前言
随着科学技术和现代工业的发展，环境污染带来的危害和影响也越来越明显，人类赖以生存的环境已受到越来越严重的威胁，近年来，人们已意识到环境保护的重要性以及保护环境意识的增强，各国都加强了对环境保护的研究，并相应采取了治理措施和建立了相应的法规。
为了实现清洁化生产，本公司研制开发了换代型的碱性无氰锌酸盐镀锌及三价铬镀锌后处理系列产品。
我国早在前 70 年代就大规模的开展了无氰电镀的研究和推广，并取得了可喜的成绩，目前氯化物镀锌和碱性锌酸盐镀锌已占主导地位，而酸性镀锌和碱性锌酸盐镀锌各有优劣。
酸性镀锌的优点在于优良的装饰性，较高的电流效率，也正是由于它的这些优点使得酸锌的均度能力较差，而且镀层显层状结构，故其耐蚀性不如锌酸盐镀锌，新一代碱性镀锌的优点是具有良好的深镀能力及分散能力，镀层显柱状，具有优良的耐蚀性，从功能性角度来看锌酸盐镀锌的耐蚀性要大于酸性氯化物镀锌。
而且从镀层的柔软性来说，新一代的锌酸盐镀锌的柔软性好于酸性镀锌 , 一般说，做高档件使用新一代锌酸盐镀锌，做中低档件使用酸性镀锌。
镀锌层的耐蚀性除了镀层本身的质量，还要依靠镀后的钝化处理 , 传统使用六价铬钝化工艺 , 由于其操作简单，质量可靠，并且钝化膜性能可满足多种要求，一直受到人们重视而沿用至今。
其致命缺点是六价铬污染环境。
为了解决六价铬公害问题，国内外电镀工作者在三价铬钝化工艺的推广应用方面做了大量工作。
本文主要讨论了本公司开发研究的新一代碱性锌酸盐镀锌及其配套三价铬钝化工艺。
传统锌酸盐镀锌与新型锌酸盐镀锌的比较
HKS-308 （新型换代产品）DE ， DPE （传统产品）
非络合物体系，废水处理简单络合物体系，废水处理复杂
分散能力和覆盖能力好，镀层均匀，镀层高低区厚度相差不大。
分散能力和覆盖能力不如 HKS-308 镀层高低区厚度相差比较大
不能与氰化钠配合使用，氰化钠镀液转
缸需要一个过镀阶段。
可以与氰化钠配合使用
电流密度范围宽，可以承受较大电流，容许 Zn 2+ 浓度较高不易烧电流密度范围窄，承受电流及容许 Zn 2+ 浓度不如 HKS-308
低应力，镀层延展性好。
镀层脆性较大，镀层厚度超过 10um 容易脆裂
镀层钝化容易获得蓝色钝化膜钝化需高铬钝化，不易获得蓝色钝化膜
工艺流程及三价铬钝化后处理工艺
电镀工艺流程：
热脱× 2 —水洗× 2 —酸解 ( 阴极 ) —水洗—酸洗（ 30% 盐酸）—水洗× 2 —碱性电解除油 ( 阳极 ) —水洗× 2 —活化 (5～10% 盐酸 ) —水洗× 2 —氢氧化钠 (10克/升)—电镀—水洗×2—钝化—水洗× 2 —封闭—气吹—烘干。
由于无氰镀锌溶液的除油能力相对较弱，故对前处理的要求类似于光亮镀镍溶液。
三价铬钝化后处理工艺
三价铬兰色钝化剂操作条件：
HKS- 三价铬兰钝剂40ml/L
温度室温
pH 1.6～2.2
时间15～30 秒
搅拌机械搅拌或低度空气搅拌
燥干温度80～100 ℃
三价铬蓝色钝化的外观与一般六价铬蓝色钝化外观一致，钝化层非常均匀，不容易出现发黄现象，非常适合大面积工件。
三价铬彩色钝化剂操作条件：
HKS- 三价铬彩色钝化剂100ml/L
pH 1.6～2.2
温度室温～60 ℃
时间30～60 秒
搅拌机械搅拌或低度空气搅拌
燥干温度80～100 ℃
三价铬彩色钝化的外观与一般六价铬彩色钝化外观出入很大 , 其颜色比较浅、没有鲜艳五彩色、挂镀件可以观察到彩色，滚镀件只能看到浅绿色或兰紫色。
三价铬黑色钝化操作条件：
HKS-916A 三价铬黑钝50ml/L
HKS-916B 三价铬黑钝40ml/L
pH 1.6～2.2
温度室温
时间15～30 秒
搅拌机械搅拌或低空气搅拌
三价铬黑钝需结合钝化后封闭，可提高外观油亮度，但其外观始终不如六价铬黑钝那么黑油亮。
碱性锌酸盐镀锌工艺配方和参数控制范围：
镀液配方及工作条件
名称挂镀滚镀
金属锌（氧化锌）(克 / 升) 14 （ 17.5 ）18(22.5)
氢氧化钠 (克 / 升) 130 150
HKS-308A 开缸剂 (ml/L) 20 15
HKS-308B 主光剂 (ml/L) 1 1
HKS-308C 调整剂 (ml/L) 2-5 2-5
HKS-308D 除杂剂 (ml/L) 0.5～1 0.5～1
温度（℃）20-35
阳极挂镀：低碳钢滚镀：锌板或低碳钢
阳极与阴极比 1 ： 1
电流密度（A/dm 2 ）挂镀： 1.5～5.0 滚镀： 0.5～1.0
电压（V）挂镀： 5～15 滚镀： 12～18
电流效率70%
过滤5-15um 滤蕊连续过滤，至少循环 1～2 次
搅拌阴极移动
各成份的作用
氢氧化钠：
氢氧化钠是锌的络合剂，并能促进阳极溶解，提高溶液导电性，生产中最好使用珠状的氢氧化钠，以减少其它杂质的带入，对于滚镀液建议使用氢氧化钾代替氢氧化钠，以提高镀液的电流效率，不过使用氢氧化钾成本会提高些。
氧化锌：
氧化锌是供应锌离子的主盐，它只是在新配槽时使用，生产中靠锌阳极补充，开缸时如果使用进口氧化锌可以不需小电流电解处理，使用国产氧化锌必需小电流电解一夜方可加添加剂正常生产。
新型碱性锌酸盐镀锌添加剂可选择低浓度锌离子和高浓度锌离子的碱性镀锌，容许镀液的浓度范围宽广，使用高浓度碱性锌酸盐镀锌可以提高镀层的光亮整平性和镀液电流的效率，通常滚镀槽中使用高浓度的镀液生产。
添加剂的影响
HKS-308A 属于碱性锌酸盐镀锌的细化剂，它使镀层结晶细致，又能扩大电流密度范围，改善镀液的分散能力。
过量很多会影响低区走位其消耗量为 100-200 毫升 / 千安时。
HKS-308B 属于光亮剂，使镀层光亮度增加。
光亮剂过高会影响镀层的延展性，光亮剂属电解和化学消耗，其消耗量为 50-100 毫升 / 千安时。
HKS-308C 调整剂：水质在无氰碱性镀锌工艺中起着重要作用，如果水质比较硬，用此水开缸，不加软水剂，会造成镀层低区发灰。
这一现象挂镀比滚镀较为严重，新开缸时需加入 HKS-308C 调整剂降低电镀用水的硬度。
HKS-308D 除杂剂，可以有效除去铅，铜等杂质的影响。
工艺条件的影响
温度：无氰碱性镀锌合适的温度为 20-35 ℃，温度高有助于提高溶液的电流效率，但温度太高时，光亮剂的消耗量大，镀液稳定性变差，分散能力和深镀能力也降低，因此生产中镀槽需加装冷却降温装置。
电流密度：电流密度大小与温度，转速，添加剂质量，装载量等因素有关。
电流密度的大小还与滚桶的开孔率有关，滚桶开孔率高的和孔眼大的可容许采用的电流密度较大。
一般开孔率与板面积比为 20-30% 最好。
滚镀电流密度范围为1-2A/dm 2 ，电压一般为 12-18 伏，电镀槽中所用的阳极是低碳钢极不需要要使用钛蓝。
锌阳极放置在槽外的溶解槽中，溶解槽的大小为电镀槽的 15-20% ，溶解槽的锌阳极装入在低碳钢蓝中，以加速锌阳极的溶解。
结论语
进入 21 世纪，镀锌及其配套的三价铬钝化进入了一个突飞猛进的发展时期，为了响应“欧盟 ELV 条例”， 2006 年 1 月 1 日禁止使用六价铬产品，电镀工作者都在积极研究和开发替代产品。
新一代碱性锌酸盐镀锌及其系列三价铬钝化正是为了适应这一发展趋势而研究开发出来的，并且为汽车行业使用碱性锌合金（锌钴、锌镍、锌铁）工艺的发展打了基础。