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鍍鋅層具有良好的裝飾性和防護性,在儀器儀表、電子電器、機械和船舶等領域有著廣闊的應用空間。鍍層表面粗糙度不僅反映鍍層外觀質量的好壞,還直接影響鍍層的性能。
電流密度對鍍層表面粗糙度的影響
在鍍液溫度50℃,鍍液pH值5的條件下,研究電流密度對鍍層表面粗糙度的影響。電流密度對鍍層表面粗糙度有明顯影響;隨著電流密度由1 A/dm2提高至9 A/dm2,鍍層表面粗糙度呈近似線性關系增大,由1.344 μm增至1.600 μm。不同電流密度下所得鍍層的表面形貌和三維形貌,分別如圖2和圖3所示。當電流密度為3 A/dm2時,析氫過電位低且沉積速率慢,電極反應所消耗掉的金屬離子能及時得到補給,因而氫氣的產生量小,鍍層表面的針孔、積瘤等缺陷少,表面相對較平整;當電流密度為9 A/dm2時,盡管陰極過電位增大,有助于細化晶粒,但此時電極過程液相傳質受限的可能性變大,出現(xiàn)少量氫氣被晶粒包裹的情況,導致鍍層表面形成針孔、積瘤等缺陷,造成鍍層表面粗糙度增大。由此可知,要獲得表面較平整的鍍層,應采用低電流密度。表面粗糙度可用表面粗糙度儀進行快速測量。
鍍液溫度對鍍層表面粗糙度的影響
在電流密度1A/dm2,鍍液pH值5的條件下,研究鍍液溫度對鍍層表面粗糙度的影響。鍍液溫度對鍍層表面粗糙度有一定影響;隨著鍍液溫度從30℃升高至50℃,鍍層表面粗糙度由1. 584 μm降至1.344μm。不同鍍液溫度下所得鍍層的表面形貌,如圖5所示。由圖5可知:當鍍液溫度為30℃時,鍍液的分散能力及離子活性差,沉積速率較慢,加之陰極電流效率低,故所得鍍層表面灰暗且粗糙;當鍍液溫度為50℃時,傳質效果改善,沉積速率加快,同時副反應發(fā)生的可能性降低,此時鍍層較為平整。由此可知,提高鍍液溫度有利于獲得平整的鍍層。
鍍液pH值對鍍層表面粗糙度的影響
在電流密度1 A/dm2,鍍液溫度50℃的條件下,研究鍍液pH值對鍍層表面粗糙度的影響。隨著鍍液pH值的增大,鍍層表面粗糙度呈先降低后升高的變化趨勢。其原因為:鍍液pH值較低時,H+容易在陰極表面放電析出,導致針孔、積瘤等缺陷形成的可能性提高,鍍層表面凹凸不平;隨著鍍液pH值的增大,陰極電流效率提高,析氫反應所消耗掉的電量降低,因而鍍層缺陷減少,表面狀況改善;當鍍液pH值增大到一定程度后,由于陰極周圍H+的濃度降低,可能形成少量金屬氫氧化物或堿式鹽夾雜于鍍層中,使得鍍層的整平性降低。