Cấu tử chính của dung dịch zincat là muối phức kẽm Na2ZnO2 hay K2ZnO2 do tác dụng giữa ZnO hay Zn(OH)2 với NaOH mà thành. Sự phân li của phức này xảy ra theo từng nấc, và quá trình điện kết tủa xảy ra khi phân cực catot đủ lớn:
ZnO + 2 NaOH = Na2ZnO2 + H2O Na2ZnO2 = 2 Na+ + ZnO22-
Nếu không có phụ gia nào khác thì lớp mạ sẽ xám, sần sùi ngay khi dùng mật độ dòng điện nhỏ vì trong môi trường kìm anot kẽm bị tan hóa học thành các hạt rắn nhỏ làm đục dung dịch. Nhưng nếu thêm một lượng nhỏ ding dịch Sn4+ vào các hạt kẽm kim loại sẽ được chuyển hoàn toàn thành ion Zn2+ :
2Zn + Sn4+ Zn2+ + Sn.
Có thể thay muối thiếc bằng muối chì hoặc thủy ngân. Các dung dịch này có khả năng phân bố khá tốt, điện thế bể thấp nên đã từng được sử dụng trong một thời gian khá lâu để thay thế cho dung dịch xyanua (độc) mạ cho các vật có hình dạng phức tạp. Ngày nay người ta dùng phụ gia là các chất hữu cơ: polyetylen – polyamin, trilon B, polyetylenimin,... chúng cho phép thu được lớp mạ kẽm tốt với mật độ dòng điện cao.
Nồng độ kẽm trong các dung dịch thường dùng là 10 – 35 g/l tùy thuộc vào độ hòa tan của phức ban đầu. Tỷ số giữa nồng độ NaOH tổng với nồng độ kẽm là 9 – 10 đlg/l. NaOH trong dung dịch tồn tại ở cả dạng kết hợp và dạng tự do. Lượng NaOH dư cần thiết để giữ cho phức chất có độ bền nhất định; nó còn làm tăng độ dẫn điện và chống lại tình trạng kết tủa của Zn(OH)2 trong dung dịch. Nhưng thừa nhiều NaOH quá sẽ làm giảm hiệu suất dòng điện, lớp mạ sần sùi, anot bị hòa tan hóa học mạnh.
Mật độ dòng điện tăng tỷ lệ thuận với nồng độ kẽm và nhiệt độ dung dịch. Khuấy bằng khí nén cho phép tăng giới hạn trên của mật độ dòng điện lên 1,5 – 2 lần. Nhiệt độ dung dịch nên duy trì ở 50- 70 oC. Chất bóng cho dung dịch zincat hiện nay được các nhà chế tạo cung cấp dưới các tên thương mại khác nhau, ví dụ NBZ-O, NBZ-K,...
Khi tăng mật độ dòng điện trên 4-5 A/dm2 anot dễ bị thụ động và bị phủ một lớp màng đen. Còn khi mật độ dòng điện thấp thì hiệu suất dòng điện catot sẽ thấp hơn hiệu suất dòng điện anot, cho nên để ổn định thành phần dung dịch cần giữ chế độ Dc : Da = 1,5 – 2,0. Anot có thể chế tạo từ kẽm kĩ thuật có chứa 1% Sn, hay 0,5 – 1% Pb.
Bảng Một số dung dịch mạ kẽm zincat Thành phần (g/l) dung dịch và chế độ mạ 1 2 Dung dịch số3 4 ZnO 10 15 10 10 – 17 NaOH tổng 80 150 100 90 – 120 SnCl4 1 - - - Polyetylenpolyamin - 3 - - Trilon B - 10 - - Fufurol - 1ml/l - - Polyetylenimin - - 1 - Chất bóng NBZ-O - - - 4 – 6 ml/l Chất bóng NBZ-K - - - 4 – 6 ml/l Dc , A/dm2 Đến 1,2 0,5 – 3 1 – 5 1 – 4 Da , A/ dm2 Đến 1,5 1 – 3 6 – 7 1 – 2
Nhiệt độ, oC 50 18 – 25 50 20 – 30
Hiệu suất dòng điện , % - 80 – 83 - -
Dung dịch 4 lớp mạ bóng. Chất bóng NBZ-O chỉ dùng khi pha mới dung dịch. Chất bóng NBZ-K được bổ sung mỗi khi sản phẩm mạ kém bóng. Khi mạ quay dùng mật độ dòng điện Dc = 0,5 – 1,5 A/dm2.
Pha chế dung dịch: Hòa tan NaOH vào nước, đun nóng đến 90 – 100 oC. Sau đó cho ZnO hay Zn(OH)2 mới điều chế vào. Khuấy cho tan hết. Thêm nước để thể tích tính toán. Lọc dung dịch vào bể bằng vật liệu chịu kiềm. Thêm các cấu tử còn lại. Thiếc cho vào bể dưới dạng Na2SnO3, được điều chế từ SnCl2 : để oxy hóa Sn2+ thành Sn4+ phải dùng H2O2 với tỉ lệ là 2ml H2O2 cho 1 g Na2SnO3. Xử lí dung dịch bằng dòng điện cho đến khi được lớp mạ sáng trên catot.
Bảo dưỡng dung dịch: Dung dịch thiếu Sn4+ lớp mạ sẽ không sáng và sinh cây. Nếu dung dịch còn Sn2+, lớp mạ sẽ bị đen, xùi; lúc đó phải cho thêm H2O2 vào dung dịch. Nhưng thừa H2O2 hay chất oxy hóa nào khác sẽ không cho lớp mạ trên bề mặt catot; lúc đó phải xử lí dung dịch bằng dòng điện cho hết chất oxy hóa, nhưng nếu lẫn HNO3 hay muối nitrat thì phải thay mới dung dịch. Tạp chất mangan và crom cũng rất có hại cho dung dịch. Khi lớp mạ gai, nhám phải lọc sạch dung dịch cho hết các mùn cặn và tạp chất không tan, đồng thời phải bao anot lại.