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为满足工业上带材、板材及小镀件电沉积Zn-Mn合金的需要,在本文中研究了在低电流密度条件下硫酸盐-柠檬酸盐体系及EDTA-柠檬酸盐双配合体系电沉积Zn-Mn合金工艺;分别在这两种体系得到了含锰量50%和65%以上、耐蚀性能优良的Zn-Mn合金镀层。并进行了Zn-Mn合金镀层的耐蚀机理探索。
硫酸盐-柠檬酸盐体系在低电流密度下,电沉积Zn-Mn合金最佳镀液组分为:ZnSO<,4>·7H<,2>O为30g/L、MnSO<,4>·H<,2>O为50~55g/L、柠檬酸三钠为165~170g/L、光亮剂LV-1为0.6mL/L、Na<,2>S<,2>O<,3>为15-20mg/L;最佳工艺条件为:电流密度2A/dm<'2>、pH值=6、镀液温度为30℃、电镀时间为30min。最佳条件下可获得锰含量为53.58%的全光亮镀层,电流效率为40%左右,镀层生红锈时间为1300h左右,装配比为3.4cm<'2>/50mL<'-1>时可连续电镀120min。镀层表面平整、致密,镀层中Mn主要是γ-Mn相。
为更好的实现Zn-Mn共沉积,选择对Zn配合更稳定的EDTA与柠檬酸盐组成双配合体系进行电沉积Zn-Mn合金工艺研究,成功地获得了Mn含量达到65%以上的Zn-Mn合金镀层,过程的电流效率为48%。其最佳镀液组分及工艺条件为:Zn-EDTA为0.1mol/L、MnSO<,4>·H<,2>O为0.3mol/L、柠檬酸三钠为160-175g/L、光亮剂硫锌-88 为40mL/L、硫酸羟胺为0.2g/L、Na<,2>S<,2>O<,3>为40mg/L、电流密度为2A/dm<'2>、pH值为6、室温、电镀30min。在最佳条件下可获得锰含量为65.17%的缎面镀层,其生红锈时间为1500h左右,装配比为3.4cm<'2>/50mL时可连续电镀240min。镀层表面平整、致密,镀层中Mn主要为γ-Mn相。
采用5%NaCl浸泡实验检测了6um厚不同锰含量zn-Mn合金镀层的耐蚀性,发现随合金镀层Mn含量的增加耐蚀性明显增加。X衍射(XRD)检测和扫描电镜(SEM)对镀层表面的观察结果表明:Zn-Mn合金镀层随着锰含量的增加而由疏松变得致密,γ-Mn相增加。表面状态的这种变化,增加了Zn-Mn合金镀层的耐蚀性。