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随着科学技术和现代工业的飞速发展，对防护性镀层的耐蚀性要求也越来越高，传统的电镀锌层已不能完全满足要求，为此，人们采取了一系列措施，其中最有效的是锌基复合电镀。锌基复合镀层耐蚀性高，必将取代锌镀层。考虑到ZrO2在陶瓷体系中所具有的耐高温性能以及高强度、高韧性及耐磨性的优点，因此，本文在纯锌镀液中添加纳米ZrO2粒子，采用复合电镀的方法制备了Zn-ZrO2复合镀层。系统地研究了复合镀液的制备、锌镀层白色钝化以及Zn-ZrO2复合电镀过程中复合镀液各工艺条件对镀层中ZrO2复合量的影响。用X-射线衍射分析（XRD）、SEM扫描电镜研究了镀层的成分、结构和表面形貌，并对Zn-ZrO2复合镀层进行耐蚀性、硬度、结合力等性能的测试。主要研究内容与结果如下：
（1）选用了不同类型的分散剂对纳米ZrO2粉体在水中分散性的比较，试验表明，由乳化剂OP与CPB（溴代十六烷基吡啶）所组成的复配分散剂，在水相中分散纳米ZrO2效果最好，当OP与CPB用量比为1：1，复配分散剂用量为0.6g/L，pH=1.8时，悬浮液颗粒粒径最小，中位粒径达到178nm。ZrO2粉体在电镀液中的分散与直接在水中的分散效果是截然不同的，在电解质浓度较高的电镀液中，ZrO2微粒很容易絮凝成大颗粒，稳定悬浮困难。通过沉降试验研究了分散剂、分散方式、镀液pH值、加料顺序对ZrO2粉末在镀液中分散稳定性的影响。结果表明，在镀液中加入复配分散剂，通过超声分散并采用加料顺序1，可以得到中位粒径为1.45μm的复合镀液。
（2）采用低铬六价铬钝化工艺，通过研究和探索，得到了锌镀层白色钝化液最佳配方及工艺条件：0.5g/L铬酐，4g/L硝酸镁，5g/L硫酸铵，0.5ml/L冰乙酸，pH1.70，钝化温度25℃，钝化时间15s，0.2g/L CrO3溶液中80～90℃下封闭3s，60～70℃下老化10～15min。钝化膜在3％CuSO4快速腐蚀实验中变色时间为54s，抗盐雾时间为106 h。
（3）采用了由乳化剂OP与CPB所组成的复配分散剂。研究了氯化铵镀锌液体系中Zn-ZrO2复合镀工艺，先设计正交试验，就电镀工艺参数对复合镀层中ZrO2含量的影响进行了分析，讨论了镀液中ZrO2粉体浓度、pH、搅拌速率和阴极电流密度等主要工艺参数的选择范围。各工艺参数对复合镀层复合量影响程度依次为：阴极电流密度、粉体浓度、搅拌速率、pH。然后，单因素试验确定了制备Zn-ZrO2复合镀层的最佳电镀工艺参数：当粉体浓度为14g/L，电流密度为10A/d㎡，pH值为4，搅拌强度为25r/min，从单因素分析结果中可知，当电流密度低于4A/d㎡时，镀层不存在ZrO2微粒。复合镀层中的复合量对电流效率有显著的影响，复合镀层中的复合量越高，电流效率越低。
（4）本实验借助扫描电镜和X射线衍射仪对Zn-ZrO2复合镀层的表面形貌与结构进行分析，并采用NaCl溶液浸泡腐蚀、腐蚀失重、交流阻抗等方法，对纯Zn镀层和Zn-ZrO2复合镀层的耐蚀性能进行了比较研究，结果表明：纯锌镀层晶粒粗大，晶粒间距较大，而Zn-ZrO2复合镀层不仅晶粒细小，表面光滑、平整，且组织均匀、致密。在复合镀层XRD谱图中，2θ=35.115°处出现了相对强度为5.6％的Zr特征峰，这说明复合镀层中存在ZrO2。从NaCl溶液浸泡腐蚀实验和盐雾试验可以看出，镀层耐蚀性强弱顺序为：已钝化的Zn-ZrO2复合镀层>未钝化的Zn-ZrO2复合镀层>已钝化的纯锌镀层>未钝化的纯锌镀层。Tafel曲线实验和交流阻抗测试中，也证明了Zn-ZrO2复合镀层在5％NaCl溶液中的耐蚀性能优于纯锌镀层。另外，从腐蚀失重实验数据可以看出，在弱酸性、碱性及中性环境中Zn-ZrO2复合镀层耐蚀性优于纯锌镀层；与纯Zn镀层相比，本实验所制备的Zn-ZrO2复合镀层虽然其硬度没有得到改善，但该镀层结合力良好。