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移除书签碱性无氰镀锌又称锌酸盐镀锌，其基本镀液组成十分简单，主要上氧化锌、氢氧化钠和添加剂，氧化锌的含量多为10～15g/L，氢氧化钠含量为100～130g/L，添加剂含量为8～15ml/L。随着科学技术和添加剂效能的发展，其使用量在逐渐减少。
早期常用的作为锌酸盐镀锌的添加剂是环氧氯丙烷和有机胺的缩聚产物，如DPE-Ⅲ是环氧乙烷和三氨基丙胺聚合后，再进行季铵化处理的产物；DE是环氧乙烷和二甲氨的聚合产物；EQD-Ⅱ是环氧乙烷和四亚乙基五胺：乙二胺(3:1)的聚合产物；KR-7是环氧乙烷和盐酸羟胺的聚合产物。
2.1 镀液组成及工艺条件
常见的锌酸盐镀锌的镀液组成和工艺条件见表1。
| 表1 锌酸盐镀锌溶液的组成和工艺条件 | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 镀液组成及条件 | 工艺1 | 工艺2 | 工艺3 | 工艺4 | 工艺5 | 工艺6 |
| 氧化锌(g/L) | 10~14 | 10~12 | 8~12 | 8~12 | 11 | 10～12 |
| 氢氧化钠(g/L) | 100~120 | 110~130 | 100~120 | 100~120 | 110 | 110~130 |
| 221A光亮剂(ml/L) | --- | --- | --- | --- | 10~15 | --- |
| 221B走位剂(ml/L) | --- | --- | --- | --- | 1 | --- |
| 221C净化剂(ml/L) | --- | --- | --- | --- | 1 | --- |
| JZ-04光亮剂(ml/L) | --- | --- | --- | --- | --- | 6~8 |
| JZ-04除杂剂(ml/L) | --- | --- | --- | --- | --- | 8~10 |
| DPE-Ⅲ(ml/L) | 6~8 | --- | --- | --- | --- | --- |
| DE-95B开缸剂(ml/L) | --- | 10~20 | --- | --- | --- | --- |
| DE-95B添加剂(ml/L) | --- | 4~6 | --- | --- | --- | --- |
| ZB-80(ml/L) | --- | --- | 2~4 | --- | --- | --- |
| AD-DF开缸剂(ml/L) | --- | --- | 4~6 | 666 | --- | --- |
| BZ-3A(ml/L) | --- | --- | --- | 4~6 | --- | --- |
| BZ-3B(ml/L) | --- | --- | --- | 2~4 | --- | --- |
| 温度(℃) | 10~40 | 5~45 | 10~40 | 10~35 | 20~40 | 15~45 |
| 阴极电流密度(A/dm2) | 1~2 | 0.1~6 | 0.5~4 | 0.5~4 | 0.5~6 | 0.5~6 |
| 镀液组成及条件 | 工艺7 | 工艺8 | 工艺9 | 工艺10 | 工艺11 | 工艺12 |
| 氧化锌(g/L) | 10~12 | 12~16 | 8~20 | 10~15 | 13 | 7.5~15 |
| 氢氧化钠(g/L) | 100~120 | 110~150 | 75~150 | 100~130 | 120 | 100~130 |
| FK-303(ml/L) | 10~12 | 副经理 | 333 | 333 | 333 | 333 |
| FK-310抗杂剂(g/L) | 5 | 副经理 | 333 | 333 | 333 | 333 |
| DZ-113A添加剂(ml/L) | --- | 8~10 | --- | --- | --- | --- |
| DZ-113B光亮剂(ml/L) | --- | 2~3 | --- | --- | --- | --- |
| DZ-113C净化剂(ml/L) | --- | 8~10 | --- | --- | --- | --- |
| ZN-500光亮剂(ml/L) | --- | --- | 15 | --- | --- | --- |
| ZN-500走位剂(ml/L) | --- | --- | 1~3 | --- | --- | --- |
| ZN-500除杂剂(ml/L) | --- | --- | 1 | --- | --- | --- |
| ZN-500水质处理剂(ml/L) | --- | --- | 1 | --- | --- | --- |
| ZB-400A(ml/L) | --- | --- | --- | 2~4 | --- | --- |
| ZB-400B(ml/L) | --- | --- | --- | 4~6 | --- | --- |
| ZB-400C(ml/L) | --- | --- | --- | 8~12 | --- | --- |
| ACF-Ⅱ光亮剂(ml/L) | --- | --- | --- | --- | 15 | --- |
| LCD走位剂(ml/L) | --- | --- | --- | --- | 0.5 | --- |
| ACF净化剂(ml/L) | --- | --- | --- | --- | 1 | --- |
| ACF调整剂(ml/L) | --- | --- | --- | --- | 1 | --- |
| Protolux2000光亮剂(ml/L) | --- | --- | --- | --- | --- | 7.5 |
| 净化剂(ml/L) | --- | --- | --- | --- | --- | 1 |
| 温度(℃) | 10~60 | 15~40 | 18~52 | 10~40 | 18~52 | 15~45 |
| 阴极电流密度(A/dm2) | 1~11 | 0.5~6 | 0.2~6 | 0.5~4 | 1~4 | 0.5~6 |
【备注】
工艺1为武汉长江化工厂工艺；工艺2为广州市珠海金属防护材料厂工艺；
工艺3为武汉材料保护研究所工艺；工艺4为杭州东方表面技术公司工艺；
工艺5为厦门宏正化工有限公司工艺；工艺6为上海永生助剂厂和无锡钱桥助剂厂工艺；
工艺7为福州八达表面技术研究所工艺；工艺8为广东达志化工有限公司工艺；
工艺9为武汉风帆电镀技术有限公司工艺；工艺10为武汉材料保护研究所工艺；
工艺11为美国哥伦比亚公司工艺；工艺12为美国Atotech公司工艺。
以上推荐的无氰碱性镀锌工艺是较有代表性的，还有些较好的碱性镀锌工艺和添加剂，限于篇幅，在此不再一一列举，读者可经过试验去自行选择。
2.2 碱性镀锌基本原理及电极反应
碱性锌酸盐镀锌以氢氧化钠作为锌离子的配位剂，它还能起到导电和活化阳极的作用。锌酸盐镀锌溶液中的锌离子是以一种锌酸钠的单配合物的形式存在的，且锌酸钠配合离子稳定性还不足，要克服这一缺陷，可以用提高与氢氧化钠氧化锌的比值来加以克服。这个比值称为M比，其目的是用不提高镀液的阴极极化。在锌酸盐镀锌溶液组成中，要求M比值在10左右，即1g氧化锌约与10g左右的氢氧化钠相配合，以此来提高锌酸钠配合离子的稳定性，从而提高镀液的阴极极化作用，在此基础上还必须加入一些添加剂，才能得到结晶细致、覆盖能力和光亮度好的镀锌层。其电极反应如下。
2.2.1 阴极反应
2.2.2 阳极反应
2.3 电镀液的配制方法
锌酸盐镀锌的基础镀液成分很简单，只有氧锌和氢氧化钠两种，但必须加入添加剂，否则得不到正常镀层。配制溶液的氧化锌要求纯度大于98%的工业一级品，片状固体碱纯度大于96%以上。
2.3.1 镀槽中加入1/3的水，加热至60～70℃，将计算量的氢氧化钠加入槽内(注意此溶解过程是放热反应)，搅拌至完全溶解，直至溶液由乳白色转变到黑棕色，此时氢氧化钠已完全溶解。
2.3.2 将计算量的氧化锌用少量的水调成糊状，在不断搅拌下缓慢加入到热碱溶液中，走到完全溶解。
2.3.3 如氧化锌杂质较多，槽液配制好后先用锌粉处理一下：锌粉加入量为2～3g/L，然后过滤，再进行电解处理，或加入除杂剂。电解时阴极挂瓦楞铁板，在0.1～0.5A/dm2的低电流密度条件下进行；电解时间长短要根据氧化锌的纯度来决定，纯度高的电解时间要短，反之则要长。
2.3.4 最后加入添加剂，冷却到工艺范围后，即可进行试镀。
2.4 镀液中各成分的作用
2.4.1 氧化锌
氧化锌是提供锌离子的主盐。锌含量高有利于提高沉积速率，但分散能力和覆盖能力有所降低，镀层易发暗和粗糙，其含量通常控制在8～15g/L。建议在使用氧化锌时，先用锌粉处理，若杂质含量过多，要多处理几次。镀液中锌离子浓度的高或低，要根据现场具体情况决定。
2.4.2 氢氧化钠
氢氧化钠是锌的配位剂，又是阳极去极化剂，还是一种导电物质，兼有除油作用。Zn：NaOH大约在1：13。通常溶液组成中氢氧化钠采用120g/L，一般最高不超过160g/L。其含量高，镀液的导电性好，分散能力和覆盖能力也好，且阳极不易钝化。但过高反应而会带来有害的影响。如逸出的气体比较严重，光亮剂的消耗量会增多。另外，要注意的是氢氧化钠含量过高，锌阳极板的溶解会加速，也就是除电化学溶解外还伴随着化学溶解，这样锌离子浓度上升会很快，镀液不易控制。
若阳极挂不溶性的铁板，镀液中的OH-就会消耗，这样氢氧化钠会逐渐降低，应及时补充。现在国外常采用在镀槽外另置溶锌槽，将锌板放置于多孔的铁框中，让其化学溶解。把这种溶液用过滤机泵入镀锌槽中，将镀锌槽中较淡的溶解回到溶锌槽，从而使镀锌槽液中的锌离子浓度保持在工艺范围内。其好处是没有阳极泥污染槽液，这样镀层就不容易产生毛刺；锌锭也不需要溶解成锌板，可节省能源，同时也可以防止熔锌时带入一杂质，还可提高锌锭的利用率，因为没有锌渣产生；锌离子浓度也容易控制，也不必担心阳极板钝化等。现在我国有些电镀厂也开始采用这种技术。
2.4.3 添加剂
锌酸盐镀锌的质量好坏关键取决于添加剂，没有添加剂只能获得海绵状的镀层。锌酸盐镀锌添加剂也可分初级和次级两大类。初级光亮剂主要起细化晶粒作用。单独添加初级添加光亮剂不能获得光亮的镀层，好的初级光亮剂能获得结晶细致和半光亮的镀层。它与次级光亮剂相结合，发挥协同效应，从而能得到光亮、细晶和机械物理性能较好的镀层。锌酸盐镀锌早期的初级光亮剂主要是有机胺与环氧氯丙烷的缩聚物，现在的初级光亮剂已经有了较大的改进和提高，如可使镀层脆性小、结晶更细致，镀液的覆盖能力和分散能力更佳，耐温性提高，所需要的次级光亮剂添加量更少等。一般已不用在槽液中加入容易分解的芳香醛来作主光亮剂，因而光亮剂消耗量减少，夹入到镀层中的有机物也相应减少，镀层的机械物理性能也自然得到了提高。
2.5 工艺条件的影响及阳极的作用
2.5.1 工艺条件的影响
2.5.1.1 温度的影响
锌酸盐镀锌工艺的合适温度为10～35℃，若加入好的光亮剂，在较高的温度条件(35℃)下也可以获得较光亮的镀层。但温度高时光亮剂消耗量大，槽液中锌离子浓度也容易上升，分散能力和覆盖能力降低。因此，控制槽液温度非常重要。滚镀槽液要求加装冷却降温装置，最好是用冷冻机来降温，至少也得通冷却水。挂镀槽不用加装降温设备。
2.5.1.2 电流密度的影响
电流密度与镀液的浓度和温度有密切的关系，镀液浓度高和温度高，电流密度也要开得大一些，反之，则开得小一些。对挂镀产品，如果阴极是静止的，电流密度就要小一些；如果有阴极移动装置，电流密度就可以开得大一些。对滚镀而言，滚筒的转速也是一个应该考虑的 因素。滚筒转速快的可容许采用较大的电流密度；电流密度的大小还与滚筒开孔率有关，滚筒开孔率高的和孔眼大的可容许采用较大的电流密度。
2.5.2 阳极作用
阳极用锌锭和铁板，通过调整锌锭和铁板的比例或氧化锌来调整伞含量，氢氧化钠直接添加。锌酸盐镀锌槽液所使用的锌板纯度应当比氰化镀锌的要高一些，因其对杂质较敏感。要在锌酸盐槽液中获得良好质量的锌镀层，除应采用好的添加剂和严格控制工艺条件外，选用优质的锌板是镀层质量的根本保证。建议采用0#锌锭为好。锌板最好用耐碱的涤纶阳极隔离框隔离起来，以避免阳极泥渣进入镀液造成镀层出现毛刺。锌阳极的面积应与阴极镀件的面积相适应，如多挂锌板会使锌离子升高的话，那么可以挂些钢板或镀镍钢板作不溶性阳极。锌板悬挂的方法也很重要。
建议有条件的单位采用溶锌槽，尤其是在自动生产线上。
2.6 杂质的影响及去除方法
锌酸盐镀锌溶液的杂质有无机和有机杂质两大类。无机杂质常见的有铜、铁和铅等重金属杂质，当阳极不纯时容易积累；有机杂质主要是槽液中有机添加剂的分解产物，还有前处理不干净而带入的一些油脂等脏物。有机杂质太多镀层会发雾花，严重时还会给镀层带来脆性。有栅杂质处理较方便，只要根据情况在需要时进行活性炭处理，或定期进行活性炭处理即可。
当重金属杂质含量，如铅>15mg/L、铜>20mg/L、铁>50mg/L时都会造成镀层发黑、乌暗和黑色条纹等弊病，可定期用锌粉和杂质净化剂处理，一般不用硫化钠处理重金属杂质，因OH-对锌配合能力较差，加入硫化钠后产生乳白色硫化锌沉淀，容易使镀层产生毛刺。
槽液中的铜离子杂质不得超过20mg/L。少量的铜杂质会影响钝化膜的色调，稍高一些使钝化膜发雾，再多时，镀层在硝酸出光后会发黑。铜杂质可以用低电流密度下电解处理除去，也可以用锌粉或碱性镀锌除杂剂等赤处理。
铅的危害性比铜大，其来源主要由质量较差的锌板带来。铜杂质多时，滚镀时不易形成镀层，挂镀的镀件在稀硝酸出光后镀层会显黄褐色，在低铬钝化液中进行钝化后膜层会呈现出黄色的干扰色，不能获得蓝白色的美丽色调。铅也可以用低电流密度下进行激烈搅拌，这时有部分除杂剂吸附了一些有机杂质会浮到镀液表面上来，可用勺子舀去。沉淀和悬浮的除油剂连同杂质则通过过滤除去。
2.7 氰化镀锌向碱性无氰镀锌工艺转化
让氰化镀锌逐渐转化到锌酸盐镀锌液，可通过下列步骤实现转化：氰化镀液从高氰→中氰→低氰→微氰逐渐过渡到无氰，让氰化钠在电镀过程逐渐消耗掉。
高氰和中氰的镀锌溶液可以加添加剂也可以不加添加剂，但低氰、微氰和无氰的镀锌液就必须加添加剂。若所用的高氰或中氰镀液是不加添加剂的，那么随着槽液中游离氰含量的降低，就必须及时地加入添加剂。当转化下降到低氰的阶段时，需要添加碱性无氰镀锌和氰化镀锌通用的光亮剂，如无锡钱桥助剂厂生产的94型碱氰镀锌光亮剂，它能广泛地用于高、中、低氰镀锌溶液。
随着槽液中氰化钠含量的降低，由于锌离子不能很好地与氰化钠形成配合物，使电极电热变正，使锌在阴极上容易放电析出，这样就会造成镀层粗糙；为了获取结晶细致和光亮的镀层，就要及时地加入光亮剂，另外还要适当提高氢氧化钠的含量；因为随着氢氧化钠含量的提高，形成较稳定的[Zn(OH)4]2-配合物，同时降低槽液中锌离子的浓度。要降低镀液中锌离子的浓度，可以少挂锌板，而代之以不溶性的铁板做阳极。这样转化，既不会影响生产，也不会造成浪费，还不会带来污染。
