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2.1光亮劑
國內(nèi)目前大多使用芐基吡啶鎓-3-羧酸鹽(簡稱BPC)作無氰堿性鍍鋅主光亮劑[11]，如ZB-80工藝。實(shí)驗(yàn)表明，該物質(zhì)具有很強(qiáng)的吸附性和陰極極化作用，使鋅的沉積電位明顯變負(fù)，導(dǎo)致電流效率偏低，尤其是主光亮劑用量偏高時(shí)，電流效率明顯降低，鍍層的脆性也較大。本工藝使用的主光亮劑由兩種中間體組成，一種是含有醛基的傳統(tǒng)光亮劑，主要對中低電流密度區(qū)鍍層起光亮和整平作用，另一種是含有吡啶基的烷基磺酸鹽(新型無氰堿性鍍鋅光亮劑)，主要對高電流密度區(qū)鍍層起光亮和整平作用，輔助光亮劑含有一種綜合性能良好的載體光亮劑，用于細(xì)化晶粒和提高鍍液的深鍍能力。本工藝中的主光亮劑不具有強(qiáng)吸附性，克服了國內(nèi)傳統(tǒng)工藝使用BPC存在的缺點(diǎn)。
2.2沉積速率
在實(shí)驗(yàn)室配制無氰堿性鍍鋅溶液。1#鍍鋅溶液組成11.3g/L鋅離子，140g/L氫氧化鈉，1mL/L主光亮劑，8mL/L輔助光亮劑。2#鍍鋅溶液組成12.9g/L鋅離子，3#鍍液溶液組成14.6g/L鋅離子，其余成分與1#鍍液相同。鍍液配制后放置2h以上，以便于鍍液的性能達(dá)到穩(wěn)定。進(jìn)行霍爾槽試驗(yàn)，I=1A，施鍍10min。用DJH-D電解測厚儀(武漢材料保護(hù)研究所)測定鍍層厚度，計(jì)算鋅的沉積速率，所得沉積速率值和對應(yīng)電流密度列于表1，表1中電流密度取自于Watson計(jì)算公式[11]。試驗(yàn)表明，在中高電流密度區(qū)，隨著溶液中鋅離子質(zhì)量濃度的增加，鋅的沉積速率升高，兩者之間接近線性關(guān)系，這意味著在陰極表面鋅離子的擴(kuò)散速率是影響鋅沉積速率的主要因素。在低電流密度區(qū)，鋅離子質(zhì)量濃度增加時(shí)鋅的沉積速率略有下降，其結(jié)果與中高電流密度區(qū)不同。隨著電流密度的升高，鋅的沉積速率增加，但增加幅度較小。
2.3均鍍能力
利用表1中的鍍層厚度和電流密度，以l=1cm點(diǎn)鍍層厚度和電流密度與其它各點(diǎn)比較，用Watson方法計(jì)算三種鍍液的均鍍能力[11]，所得結(jié)果列于表2。試驗(yàn)表明，無氰堿性鍍鋅鍍液的均鍍能力很高，在中高電流密度區(qū)，均鍍能力隨鋅離子質(zhì)量濃度的變化很小，在低電流密度區(qū)，隨著鋅離子質(zhì)量濃度的升高，均鍍能力下降。
2.4電流效率
在長方形試驗(yàn)槽中用2#鍍液試驗(yàn)。用銅片作陰極，陰極和陽極面積與鍍槽端面相等，兩電極平行放置，陰極背面用膠帶粘貼。采用不同陰極電流分別電鍍10min，所得結(jié)果列于表3。Jκ從1A/dm2增加至3A/dm2時(shí)，電流效率從81%下降至58%，平均為72%，隨著Jκ的增加，電流效率下降較快，因此，堿性鍍鋅不適宜采用較高的電流密度。本工藝選擇Jκ為1～3A/dm2。
2.5鍍液成分的影響
鍍液由氧化鋅、氫氧化鈉、主光亮劑和輔助光亮劑等組成。鋅離子質(zhì)量濃度較低時(shí)，鍍液的均鍍能力和深鍍能力較好，低電流密度區(qū)鍍層比較光亮，但高電流密度區(qū)鍍層發(fā)霧。鋅離子質(zhì)量濃度較高時(shí)，電流效率高，高電流密度區(qū)鍍層光亮，但低電流密度區(qū)鍍層光亮度變差。相對于滾鍍，掛鍍時(shí)鍍件的電流密度較高，適宜采用較高質(zhì)量濃度的氧化鋅。滾鍍槽由于電阻較大，鍍件的電流密度較小，要求低電流密度區(qū)出光速率快，對高電流密度區(qū)鍍層狀況沒有多少要求，因此，滾鍍堿鋅適宜采用較低質(zhì)量濃度的氧化鋅。氫氧化鈉與氧化鋅生成鋅酸鈉，是鋅離子的絡(luò)合劑，同時(shí)又起導(dǎo)電作用。提高氫氧化鈉的質(zhì)量濃度，能夠提高鍍液的均鍍能力和深鍍能力，但氫氧化鈉質(zhì)量濃度過高時(shí)，將導(dǎo)致鍍液的電流效率降低。光亮劑起細(xì)化晶粒和整平作用，提高主光亮劑和輔助光亮劑的添加量，鍍層光亮度增加，但質(zhì)量濃度過高會(huì)導(dǎo)致鍍層脆性增加。
