碱性电镀锌镍合金现状研究，未来发展空间巨大
钢铁是人类社会最重要、应用最广泛的金属，也是受腐蚀破坏最严重的金属。人们为其开发了许多防腐技术，其中最具代表性的是Zn、Ni、Ti、Sn.Cd及其合金。其中电镀锌及其合金镀层由于耐蚀性优良、外观良好、钝化后装饰性好、成本低廉等特点，在钢铁材料防腐中应用最为广泛。
镀锌钢板凭借其优良的加工性能、抗冲压性能、耐腐蚀性能等特点，在汽车上得到广泛的应用。镀锌钢板在欧美乘用车白车身中的应用比例高达90%，主要用在发动机罩、后盖、车门内板、复杂地板、油底壳、车轮罩、前后挡泥板等车身重要部位。
电镀锌镍合金镀层
为了应对汽车工业越来越高的耐腐蚀性能要求，纯Zn镀层逐渐过渡到耐腐蚀性能更优异的Zn基合金镀层。合金镀层比纯锌镀层具有更好的耐腐蚀性能，而Zn-Ni合金，特别是镍含量为8mas%~%的纯γ相合金，由于其耐腐蚀性能高、易加工、经济环保等特点，在众多锌基合金中尤为突出。
电镀Zn-Ni合金是一种新型的钢铁防护涂层，是一种Ni含量小于%的阳极防护涂层。一般认为Ni含量为%~%的纯γ相Zn-Ni合金涂层耐腐蚀性能最好，比纯Zn涂层耐腐蚀性能提高3倍以上。Zn-Ni合金涂层具有许多优异的性能，包括优良的焊接性、成形性、与基体的结合力强等，在航空航天制造中也可作为Cd替代涂层。
锌镍合金电镀液主要分酸性和碱性两大类。
1.酸性锌镍合金电镀
酸性锌镍合金电镀工艺顾名思义，其pH值呈酸性，也是最早开发的锌镍合金镀层类型，工艺也较为成熟，主要有氯化物型和硫酸盐型，都是由酸性镀锌工艺发展而来的，其特点概括起来有以下几点：
酸性Zn-Ni合金电镀工艺发展较早，比较成熟。镀液组成简单，一般不需加络合剂。容易获得较高的镍(一般在%)镀层：电流效率高，沉积速度快；析氢量少，适用于高碳钢、铸铁件的镀覆；可采用可溶性镍阳极，维护比较简单。但该镀液分散性和深镀能力较差；镀层镍含量随工艺波动较大，难以获得纯净的γ相Zn-Ni合金；对设备和镀件腐蚀性强；废水处理困难，成本较高。其中，以弱酸性氯化物体系最为常用。
2.碱性锌镍合金电镀
与酸性Zn-Ni合金镀层相比，碱性Zn-Ni合金镀层具有很多优点，具有较好的全镀能力和分散能力，对形状复杂的零件电镀效果更好；硬度较高；镀液对金属基体的腐蚀性较小，对未镀表面有一定的保护作用：镀层中Ni含量在很宽的工艺范围内稳定，更容易获得纯净的γ相Zn-Ni合金，即耐蚀性更好，废液容易处理。
为了获得合金镀层，调整金属元素含量到相应的比例，一般采用以下两种方法：①改变金属离子浓度；②选择合适的络合剂。碱性电镀锌镍合金属异常共沉积端口，镍离子难以沉积，络合剂的选择尤为关键。
目前碱性锌镍合金电镀工艺体系有焦磷酸盐型、聚磷酸盐型、氨基磺酸盐型、碱性锌酸盐型等，其中碱性锌酸盐体系应用价值最大，业界近期的研究热点也是锌酸盐型镀液，其组成包括：主盐（NiSO、ZnO等）、NaOH、络合剂及添加剂等，其中络合剂及添加剂尤为重要。下面主要介绍碱性锌酸盐型工艺近几年的发展现状。
1 碱性电镀溶液中的配体
在碱性锌镍合金电镀液中添加适当的络合剂，不但可以提高电流效率，改善分散能力，提高镀层质量，稳定镀液；同时络合剂可以调节Zn、Ni的沉淀电位，使Zn、Ni共沉积，还可以调节镀层中锌、镍的质量比。
可供选择的络合剂有四种：①有机聚磷酸盐；②羟基羧酸；③多胺；④合成螯合剂；⑤胺醇；⑥多元醇化合物；⑦聚膦酸盐；⑧脂肪胺化合物；⑨氨基羧酸。
2 碱性镀液中的添加剂
在碱性Zn-Ni合金电镀液中，添加剂不仅能影响电流效率、改善分散能力，而且能拓宽光亮区，增加阴极极化，获得较均匀、细腻、光亮的镀层。可用的添加剂有：①胺类与环氧化合物的缩合物；②芳香醛；③有机胺；④有机胺与卤代烷的聚合物；⑤含氮杂环添加剂；⑥无机光亮剂等。一般直接采用胺类与环氧的缩合物（聚乙烯亚胺等多胺的加成物），或采用芳香吡啶衍生物与乙炔化合物复配而成。
3. 碱性槽中的阳极
碱性锌镍合金电镀所用的阳极可分为不溶性阳极和可溶性阳极。
1）常用的不溶性阳极有：不锈钢板、镍板、钛板、铱钽阳极、钌铱阳极等。
2）一般采用的可溶性阳极有：锌阳极，但它存在着镀液中镍离子的置换问题，而Zn-Ni合金阳极铸造困难，所以一般不采用。
3.近年来碱性电镀锌镍合金的研究现状
表1列出了近年来主要研究的碱性锌酸盐Zn-Ni合金电镀工艺。
上述配方均得到了纯的γ相合金，镍含量在%左右，可以看出，大家在这个体系中采用的主盐都是相同的NiSO、6H20和ZnO，而且都是在大量NaOH提供的强碱性条件下工作的。
主盐提供金属离子：NaOH起络合、导电作用，除氢氧化钠与锌形成络合离子（ZnOH）提供一部分0HT离子外，还必须保持一定量的自由0H+离子。自由0H离子的存在是保证镀液稳定性的必要条件。通过SEM照片研究认为，镀液中NaOH浓度为120g/L时外观最佳，其浓度低至90g/L或高至140g/L时外观就会发生明显变化，电镀工艺对NaOH浓度影响不大。
络合剂的主要作用是稳定镍离子，防止其沉淀，以及调节镀层中的镍含量。所列配方的差异主要在于络合剂和添加剂的使用。选择有机胺作为络合剂，是因为其能与锌离子、镍离子形成络合离子，且稳定常数适中。
除表1外，认为以.6H20为主镍盐可获得较好的形貌，他将其作为第二配合物。将溶液温和加热至45℃，以增加.6H20的溶解度。溶液配制好后，用NH.OH调节pH为9.0~9.5。采用脉冲电流：室温下保持-1.5V 60s，再保持-1.3V 20s。此脉冲序列比恒电压获得的涂层结合性更好，沉积形貌也优于其他脉冲序列。最后得到镍含量为8%~15%的纯γ相锌镍合金，其耐蚀性最好。
但此工艺相对复杂，操作困难，个人认为在工业上应用难度较大。碱性锌酸盐镀液是由碱性锌酸盐镀锌液加入适量镍盐、镍络合剂及少量添加剂组成，虽然其优点众多，但也存在电流效率低、沉积速度慢、析氢严重等问题，不能用于高碳钢、铸铁件的镀覆；配方相对复杂，需另加络合剂控制镀层镍含量；镍阳极不能溶解于镀液中，镀液维护困难，镀液中Zn-Ni离子比不易调节，导致镀层镍含量难以控制等问题。
近年来的研究主要集中在锌酸盐体系，寻求更优的配位剂和添加剂，优化工艺设计，采用高度自动化的检测和补加设备等，以改善上述不足。还应看到，一些研究者将目光转向脉冲电镀、电流应用、三元和四元合金电镀、多层镀层以及稀土元素对镀层的影响等方面，以提高镀层性能。
4. 结论
汽车工业对于耐腐蚀性能要求的不断提高，促使纯锌镀层逐渐被碱性锌镍合金镀层所取代，碱性锌酸盐体系镀液以其优异的综合性能在众多镀液体系中脱颖而出，成为行业研究的重点。
该镀液体系基本由NiSO4、ZnO等主盐、强碱NaOH、配位剂有机胺、羟基羧酸盐、添加剂等组成。采用不溶性镍阳极，常温电镀可获得镍含量约13%的纯净γ相碱性锌镍合金镀层。但也存在电镀过程中需要控制的参数较多、镀液维护困难等问题，需要在配方设计时不断优化设计。