[发明专利]用于在金属坯件表面上沉积含锌层的含水碱性电解液

说明书

本发明涉及一种含水的碱性电解液，其用于在金属坯件的表面上电沉积含有锌、铁、锰的层，所述金属坯件尤其是由铁和/或钢制成的坯件，其特征在于，电解液含有：含量为4‑60g/l的锌离子；含量为0.5‑30g/l的铁离子；含量为0.1‑15g/l的锰离子。

技术领域

本发明涉及一种含水的碱性电解液以及一种在金属坯件表面上沉积含锌层的方法。尤其，本发明涉及一种含水的碱性电解液以及一种在坯件上沉积含锌层的方法，其中所述坯件浸入含水的碱性电解液中。本发明还涉及一种设有含锌层的坯件以及含有锌的层作为对金属坯件，尤其是由铁和钢制成的金属坯件的腐蚀防护。

背景技术

现有技术提供了不同的方法来保护金属材料表面免受腐蚀性的环境影响。在现有技术中广泛传播和建立的方法是将金属涂层施加到要保护的金属工件上。因此，例如通常将由铁和钢制成的工件电镀，以便保护所述工件免受腐蚀性环境影响。其中，在腐蚀性介质中，覆层金属能够比材料基体金属本身在电化学方面表现得更惰性或更活泼。如果覆层金属表现得更活泼，那么所述覆层金属在腐蚀性介质中在相对于基体金属的阴极腐蚀防护方面作为牺牲阳极。因此，锌的腐蚀防护基于：锌比基体金属还更活泼，因而首先将腐蚀性侵蚀仅吸引到其自身上。

将含有锌的层沉积到表面上广泛地应用在许多技术领域中。在此，锌覆层尤其适于功能覆层的领域。因此例如常见的是，对小部件，例如螺丝、螺母、垫片、预制的结构元件如角板或连接板等大批量地进行覆层。

能够借助不同的化学和物理方法施加锌层，例如在熔浸法中合金是常见的，但是尤其借助于电解沉积来施加。为了镀锌，使用具有非常特殊特性的不同电解液，其中能够借助于有机添加剂调节均匀性和光泽度。在大量专利中描述了典型的电解液成分；下面仅列出主要的电解液类型：

-或多或少的强酸性硫酸盐电解液(实际上仅用于以非常高的电流密度和高的相对速度进行的连续管镀锌和带镀锌，通常没有任何有机添加剂)

-弱酸性的氯化物电解液(仅在特殊情况下用于连续的带镀锌，因为其强制性地要求有机添加剂；氯化物电解液几乎仅在单件电镀时用于相对快速并且部分地高光泽地镀锌)

-碱性氰化物电解液，尤其在历史上用于机架和鼓应用中的单件电镀

-碱性的不含氰化物的电解液，用于单件电镀

弱酸性的氯化物电解液的特征通常在于在出色的效率下的非常好的可遮盖性和快速的沉积速率，但是其通常具有差的金属分布，意即所获得的锌层具有大的层厚度差异。在碱性电解液中，锌作为阴离子存在，即作为锌酸根离子存在，并且附加地还能够存在络合剂，在历史上特别优选的是氰化物。但是，其已经在很大程度上被不含氰化物的碱性锌电解液取代，所述碱性锌电解液在非常好的金属分布的情况下具有完全可接受的效率水平，进而具有沉积速率。在此，“不含氰化物”表示：不能像以前那样故意地添加氰化钠或氰化钾作为导电盐。在不含氰化物的电解液中也能够出现天然存在的或产生的极少量氰化物。另外，在弱酸性的氯化物电解液和在各种碱性的电解液中强制性地使用特定的有机添加剂，例如聚合物、表面活性剂、络合剂和影响光泽度的极性分子，即所谓的光亮剂。

电解沉积的锌层就其而言通常会在腐蚀性介质，如盐溶液、酸或碱中很快牺牲掉，并且形成大量的、大体积的腐蚀产物，使得其本身几乎始终受到附加的阻挡层，通常是转换层(铬酸盐处理、钝化)和/或薄的漆层(密封剂、封闭剂、面层)保护，以防止过快的牺牲。由此，所获得的腐蚀防护通常关于两种腐蚀类型来表述：涂层腐蚀，即锌腐蚀产物的形成，也称为“白色腐蚀”；以及基体金属腐蚀，在铁或钢的情况下也称为“红锈”。常见的测试方法是中性盐雾试验DIN EN ISO 9227或ASTM B117以及气候变化试验，例如VDA233-102。一定量的白色腐蚀对于阴极的腐蚀防护是正常的，因为其是保护机制的一部分，但是公司规范越来越多地要求在盐雾试验中高的腐蚀防护度，而没有明显的改变。