[D0I:10.13374/i.issn1001-053x.2002.04.010 第24卷第4期 北京科技大学学报 Vol.24 No.4 2002年8月 Journal of University of Science and Technology Beijing Aug.2002 微量铅对电镀锌层织构及表面特性的影响 卢燕平屈祖玉卢琳金艳明 北京科技大学腐蚀与防护中心，北京，100083 摘要研究了用电镀法从含微量铅的硫酸盐镀液中获得的镀锌层，以及铅对其织构和结晶形 态，镀层表面明度、光泽度、粗糙度、摩擦因数和抗黑变性能的影响.结果表明，随着镀液中Pb2 浓度的增加，镀层的表面粗糙度增大，其明度、光泽度、摩擦因数和抗黑变性能明显降低.这主 要是由于Pb的存在导致镀锌层(002)晶面取向降低，(101)晶面取向增加的缘故. 关键词铅：电镀锌层：晶面取向；硫酸盐 分类号TQ153.2 镀锌层晶体中的晶面取向直接影响电镀锌 1.2镀层表面结晶形态及晶面取向度的测量 板表面明度、光泽、粗糙度，钝化反应的活性以 用Cambridge S360型扫描电镜(SEM)观察 及抗黑变性、耐蚀性和加工成型性，而前者又与 镀层表面结晶形态，镀层晶面的取向度（也称织 电镀工艺条件及镀液的组成密切相关，因此探 构系数)TC的测量，是先用ADP-10型X射线 索镀层微观结构与物理化学、力学性能的关系 衍射仪测定镀层的衍射强度，再由式(1)计算 具有重要的理论和实际意义， 1n/L×100% TCwn二2In/lxM (1) 关于电镀工艺条件对镀锌层的织构及性能 式中，I为镀层中(hk)晶面的X射线相对强度. 的影响已有报道)，但有关于镀液中的杂质元 I取自ASTM卡片中无择优取向的标准金属 素对电镀锌层的织构及其性能的影响研究却很 Z粉末的X射线衍射相对强度.在计算中，为 少.本文用自行设计的高速电镀模拟装置，着 了避免平行晶面之间的重复和增大计算误差， 重讨论镀液中微量铅对电镀锌层的织构及其表 取(002)，(100)，(101)，(102)，(103)，(110)和(104)等7 面明度、光泽度、粗糙度、摩擦系数和抗黑变性 个晶面的X射线衍射相对强度值作为上式中的 能的影响，以及它们之间的关系，其结果可以用 加和. 来指导宝钢生产高品质电镀锌板的工艺改进. 1.3镀层表面明度、光泽度的测量 用T℃-PⅡG型全自动测色差计，使用光泽 1实验方法 吸收器的积分球测得除单向正反射光以外的漫 1.1样品制备 反射光强度值L,以表示镀层表面明度.L值愈 试样用国产SPCE冷轧钢板作阴极，其尺寸 大，镀层明度愈高 为170mm×30mm×0.4mm,以氧化铱涂层钛 用SS-82型光电光泽仪，在入反射角均为 板作阳极.电镀液基本成分是：ZnS04·7H,0250 60°的条件下测得的镀层表面单向反射光强度， gL,NaSO4120gL,再往镀液中分别加入0.5 即镀层的光泽度.镀层表面单向反射光强度越 ×10,1.5×10-6,3.0×10-6,4.5×106(质量分数)的 大，镀层光泽度越高. Pb离子，并将镀液的pH值调整为1.8±0.2待 1.4镀层表面粗糙度和摩擦系数的测量 实验用.电镀操作条件为：电流密度40A/dm2, 镀层表面粗糙度用英国Rank Taylor Hobson 镀液温度(50±2)℃，镀液流速1.3m/s.电镀过程 公司生产的Talysurt5型表面形貌仪测重，分析 是在自行设计的高速电镀模拟装置中进行. 其轮廓变化，以定量指标Ra,m表示. 镀层表面摩擦实验是在SRV型摩擦磨损机 收稿日期200105-29 卢燕平男，56岁，教授 上进行.实验采用GCr15球盘摩擦，载荷2N,频 *“九五”攻关项目No.9552701-04)第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 微量铅对 电镀锌层织构及表面特性的影响 卢燕平 屈 祖玉 卢 琳 北京 金艳明 北京科技大学腐蚀与防护 中心 ， 摘 要 研究 了用 电镀法从含微量铅 的硫酸盐镀液 中获得 的镀锌层 ， 以及铅对其织构 和结 晶形 态 ， 镀层表面 明度 、 光泽度 、 粗糙度 、 摩擦 因数和抗黑变性 能的影 响 结果表 明 ， 随着镀液 中 浓度 的增 加 ， 镀层 的表 面粗糙度增 大 ， 其 明度 、 光泽度 、 摩擦 因数和抗黑变性能明显 降低 这 主 要是 由于 的存在导致镀锌层 晶面取 向降低 ， 晶面取 向增加 的缘故 关键词 铅 电镀锌层 晶面取 向 硫酸盐 分类号 镀锌层 晶体 中的 晶面取 向直接影 响电镀锌 板表面 明度 、 光泽 、 粗糙度 ， 钝化反应 的活性 以 及抗黑变性 、 耐蚀性和加工成 型性 ， 而前者又 与 电镀工 艺条件及镀液 的组 成密切 相关 ， 因此探 索镀层微观结构 与物 理化学 、 力学性能 的关系 具有重要 的理论和 实 际意义 关于 电镀工艺条件对镀锌层 的织构及性能 的影 响 已有报道 ‘ 一 ， 但有关于镀液 中 的杂质元 素对 电镀锌层 的织构及其性能的影 响研究却很 少 本文用 自行设计的高速 电镀模拟装置 ， 着 重讨论镀液 中微量铅对 电镀锌层 的织构及其表 面 明度 、 光泽度 、 粗糙度 、 摩擦系数和抗黑变性 能 的影 响 ， 以及它们之间 的关系 ， 其结果可 以用 来 指导 宝 钢生产高品质 电镀锌板 的工艺改进 镀层表面结 晶形态及晶面取向度 的测 用 田肌 型 扫描 电镜 观察 镀层表面结 晶形态 镀层 晶面 的取 向度 也称织 构 系数 、 的测 量 ， 是先用 一 型 射线 衍射仪测 定镀层 的衍射强 度 ， 再 由式 计算 砌 从 艺 。 、 实验方法 样 品制备 试样用 国产 冷轧钢板作阴极 ， 其尺 寸 为 ， 以 氧化铱涂层 钦 板作 阳极 电镀液基本成分是 · 几 ， 氏 ， 再往镀液 中分别加 人 一 ‘ ， 一 ‘ ， 一 ， 一 ‘ 质量 分数 的 十 离子 ， 并将镀液 的 值调 整 为 士 待 实验用 电镀操作条件为 电流 密度 刀 ， ， 镀液温度 士 ， 镀液流速 耐 电镀过程 是在 自行设计 的高速 电镀模拟 装置 中进行 「 收稿 日期 刁 一 卢燕平 男 ， 岁 ， 教授 “ 九五 ” 攻关项 目困众 一 式 中 ， 。 为镀层 中 幼 晶面的 射线相对强度 鲡。 取 自 卡 片 中无择优取 向的标准金属 粉末 的 射线衍射相对强 度 在计算 中 ， 为 了避免平行 晶面 之 间 的重 复和 增大计算误差 ， 取 ， ， ， ， ， 和 等 个 晶面 的 射线衍射相对强 度值作为上式 中的 加 和 镀层表面明度 、 光泽度 的测 用 一 型 全 自动测 色差计 ， 使用 光泽 吸收器 的积分球测得除单向正反射光以外的漫 反 射光强 度 值 ， 以表示 镀层 表面 明度 值愈 大 ， 镀层 明度愈高 用 一 型 光 电光泽 仪 ， 在 人反射角均为 的条件下 测 得 的镀层表面单 向反射光强 度 ， 即镀层 的光泽 度 镀层表面单 向反 射光强 度越 大 ， 镀层 光泽度越高 镀层表面粗糙度和摩擦系数的测 镀层 表面粗糙度用英 国 公 司生 产 的 型 表面形貌仪测 重 ， 分析 其轮廓变化 ， 以 定量 指标 ， 娜 表示 镀层 表面摩擦实验是 在 型摩擦磨损机 上进行 实验采用 巧 球盘摩擦 ， 载荷 ， 频 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．2002．04．010