專利名稱：一種用于電鍍啞光鋅的鍍液及其制備方法
一種用于電鍍啞光鋅的鍍液及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬材料表面處理。更具體的說，涉及一種用于電 鍍啞光鋅的鍍液及其制備方法。
現(xiàn)在全世界范圍內(nèi)的常規(guī)鍍鋅液主要分為硫酸鹽鍍鋅液、氯 化物鍍鋅液、鋅酸鹽鍍鋅液、銨鹽鍍鋅液。碌u酸鹽鍍液鋅電流效率 高，可使用很高的電流密度，可在短時(shí)間內(nèi)得到光亮的鍍鋅層。氯 化物鍍鋅液是八十年代發(fā)展起來的一種光亮電鍍工藝，其特點(diǎn)是不 含絡(luò)合劑，廢水容易處理，且鍍層的光亮性和整平性優(yōu)于其他常規(guī) 鍍鋅。鋅酸鹽鍍鋅鍍液穩(wěn)定，操作維護(hù)方便，但鋅層的沉積速度偏 慢。銨鹽鍍鋅鋅層光澤美觀，分散能力和深度能力好。上述四種鍍 鋅雖然具有鍍層光澤美觀、分散能力和深鍍能力好的優(yōu)點(diǎn)，但是鋅 的化學(xué)性質(zhì)活潑，鍍鋅后鋅層在大氣中容易氧化變暗，最后產(chǎn)生白 銹腐蝕。以上常規(guī)種類的鍍鋅均存在耐蝕性弱，必需要通過鉻鹽處 理，以便在鋅層上覆蓋一層化學(xué)轉(zhuǎn)化膜來延長(zhǎng)鋅層的腐蝕時(shí)間的劣 勢(shì)。眾所周知，傳統(tǒng)的鉻鹽鈍化液中鉻酸濃度較高的"高鉻酸鈍化" 工藝，具有鉻酐消耗大，且大多數(shù)隨清洗水中排出，增加了廢水處
理的負(fù)擔(dān)，對(duì)環(huán)境造成很大污染。而為解決此問題，現(xiàn)在采用的鉻 酑濃度很低的"低鉻酸鈍化"，大大減少了廢水中六價(jià)鉻含量。但 是鈍化液要經(jīng)常調(diào)整，化學(xué)拋光性能較差。簡(jiǎn)而言之，傳統(tǒng)的鍍鋅 工藝在鍍層光亮性和耐蝕性上始終沒有找到平衡。
上述四種鍍鋅雖然具有鍍層光澤美觀、分散能力和深鍍能力好 的優(yōu)點(diǎn)，但是鋅的化學(xué)性質(zhì)活潑，鍍鋅后鋅層在大氣中容易氧化變 暗，最后產(chǎn)生白銹腐蝕。以上常規(guī)種類的鍍鋅均存在鍍層中夾雜的 有機(jī)物多，從而導(dǎo)致了耐蝕性弱，必需要通過鉻鹽處理，以便在鋅 層上覆蓋一層化學(xué)轉(zhuǎn)化膜來延長(zhǎng)鋅層的腐蝕時(shí)間的劣勢(shì)。
針對(duì)普通電鍍鋅技術(shù)中存在的缺陷，即對(duì)常規(guī)添加劑依賴性大， 分解產(chǎn)物多，鍍層中夾雜有機(jī)物多，脆性大，鍍層易變色，抗蝕性 差，鍍完后必須進(jìn)過后期鉻鹽鈍化的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供 一種用于電鍍啞光鋅的鍍液及其制備方法，不需要經(jīng)過含鉻鈍化， 直接進(jìn)行封閉，減少了傳統(tǒng)鍍鋅工藝中必須要鈍化的過程，減少了 鉻金屬對(duì)環(huán)境的危害，可獲得外觀朦朧、光澤柔和、具有較好漫反 射且結(jié)構(gòu)細(xì)致、孔隙少、內(nèi)應(yīng)力低、耐腐蝕性好的啞光鍍層。
啞光鋅添加劑在電鍍過程中，會(huì)使電極表面吸附了表面活性物 質(zhì)的分子或離子，相當(dāng)于在電極上的反應(yīng)物反應(yīng)時(shí)遇到阻礙，因而 反應(yīng)難以進(jìn)行。如果在同一電極電位下比較它們的反應(yīng)速度，則啞 光鋅添加劑中的吸附可使反應(yīng)速度降低，即電流密度減小。若在同
一電流密度下對(duì)比，則電極吸附本添加劑后，極化應(yīng)當(dāng)增大，而啞 光鋅添加劑在電極表面上，電化學(xué)極化增大，有利于晶核的形成， 有可能獲得細(xì)小的晶粒。另一方面，啞光鋅添加劑它可優(yōu)先被吸附 于某些活性較高，生長(zhǎng)速度較快的晶面上，使金屬的吸附原子進(jìn)入 這些活性位置有困難，于是這些晶面的生長(zhǎng)速度下降，就有了可能 將各個(gè)晶面的生長(zhǎng)速度的拉勻，形成結(jié)構(gòu)致密、定向排列整齊的晶 體。啞光鋅添加劑加入，改變了電位分布使得陰極產(chǎn)生了較強(qiáng)的極 化，使晶核有較快的形成速度，同時(shí)改變添加家的添加量來控制晶 體長(zhǎng)達(dá)速度以獲得一定大小的晶粒，當(dāng)晶粒形成的鍍層表面上，其 粗糙度等于或略大于光波長(zhǎng)，形成漫反射，以獲得啞光。啞光鋅添 加劑的加入使晶面的擇優(yōu)取向程度減小，表面能差減小。添加劑加 速了晶核的形成，并且促使形成了多晶面的晶粒，晶粒有一定的規(guī) 則形狀，晶粒之間結(jié)合緊密。^L據(jù)表面化學(xué)物理有關(guān)晶面指數(shù)愈低 則表面能愈小的理論，具有相同能量的晶面越多，且表面能越低， 則鍍層的表面腐蝕也較均勻，因晶面能不等而引起的腐蝕也就越少， 耐蝕性也就越強(qiáng)。
現(xiàn)有的啞光鋅添加劑在電鍍過程中，會(huì)使電極表面吸附表面活 性物質(zhì)的分子或離子，相當(dāng)于在電極上的反應(yīng)物反應(yīng)時(shí)遇到阻礙， 因而反應(yīng)難以進(jìn)行。如果在同一電極電位下比較它們的反應(yīng)速度， 則啞光鋅添加劑的吸附可使反應(yīng)速度降低，即電流密度減小。若在 同一電流密度下對(duì)比，則電極吸附表面活性劑后，極化應(yīng)當(dāng)增大， 而該啞光鋅添加劑在電極表面上，電化學(xué)極化增大，有利于晶核的 形成，有可能獲得細(xì)小的晶粒。另一方面，啞光鋅添加劑它可優(yōu)先 被吸附于某些活性較高、生長(zhǎng)速度較快的晶面上，使金屬的吸附原 子進(jìn)入這些活性位置有困難，于是這些晶面的生長(zhǎng)速度下降，就可 能將各個(gè)晶面的生長(zhǎng)速度的拉勻，形成結(jié)構(gòu)致密、定向排列整齊的 晶體。
而啞光鋅添加劑加入，改變了電位分布使得陰極產(chǎn)生了較強(qiáng)的 極化，使晶核有較快的形成速度，同時(shí)改變啞光鋅添加劑的添加量 來控制晶體長(zhǎng)大速度以獲得一定大小的晶粒。當(dāng)晶粒形成的鍍層表 面上，其粗糙度等于或略大于光波長(zhǎng)，形成漫反射，就獲得了啞光。
具體而言，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的。
本發(fā)明所述用于電鍍啞光鋅鍍液的添加劑，其組份包括添加劑
A和添加劑B，所說的啞光鋅添加劑A為亞曱基二萘和聚(丙烯酰 胺/丙烯酸鈉/N-辛基丙烯酰胺)的混合物，二者的混合比例為2: 2 -3 (重量)，優(yōu)選是2: 3，所說的啞光鋅添加劑B為4-(4-羥基)苯 基-3 丁烯-2-酮或4-苯基-3 丁烯-2-酮或其任意比例的混合物。添加劑 A和添加劑B的比例為1: 1 ~ 1.2。
啞光鋅添加劑A為無色透明液體，pH為6.5~7比重1.139 ± 1; 啞光鋅添加劑B劑為無色透明液體，pH為5.5 ~ 6比重1.160 ± 1。
上文中所述亞甲基二萘的結(jié)構(gòu)式為
<formula>formula see original document page 8</formula>其中，F(xiàn)^和R2為NaSCb或KS03， R3和R4為氬或鏈長(zhǎng)1 ~2的烷基。 可采用萘磺酸鹽或萘乙氧基化合物。可以作為電流密度加寬劑，因 為在一定電流密度下，電極過程中會(huì)發(fā)生阻化效應(yīng)。
<formula>formula see original document page 8</formula>
式中2《n《10。它具有配伍劑的作用。
啞光4爭(zhēng)添加劑B的結(jié)構(gòu)為<formula>formula see original document page 8</formula>
式中&可以為羥基或氫。它具有使鍍層光亮的作用。 上述原料市面上均有銷售。
該添加劑可適用于氯化鉀、氯化胺、鋅酸鹽、碌b酸鹽鍍鋅。添 加劑A和B需按1: 1 ~ 1.2的比例同時(shí)添加。
本發(fā)明還提供了四組啞光鋅鍍液，如下所述
(1 )氯化鉀鍍液
氯化鉀180~230g/L，氯化鋅50 75g/L,硼酸25 30g/L，月 桂醇聚氧乙烯醚5~8g/L,啞光鋅添加劑A 20ml/L，啞光鋅添加劑 B20ml/L， pH值為5~6 (2 )氯化胺鍍液
氯化銨180~230g/L,氯化鋅60 80g/L，硼酸25 30g/L,月 桂醇聚氧乙烯醚5~8g/L,啞光鋅添加劑A20ml/L,啞光鋅添加劑 B20ml/L, pH值為6-7; (3 )》危酸鹽鍍液 硫酸鋅200 300g/L,硼酸25 30g/L， AES 4 ~ 6 g/L，啞光鋅添 加劑A20 ~ 30ml/L，啞光鋅添加劑B 20 ~ 30ml/L， pH值為4.5 ~ 5.5; (4)鋅酸鹽鍍液
氫氧化鈉100 ~ 140g/L，氧化鋅8 ~ 12g/L，啞光鋅添加劑A 5 ~ 10ml/L。啞光鋅添加劑B 5 ~ 10ml/L, pH值> 14。
在氯化鉀、氯化胺、鋅酸鹽、硫酸鹽鍍液中加入本發(fā)明所述添 加劑，能加速晶核的形成，且促使形成了多晶面的晶粒，晶粒有一 定的規(guī)則形狀，晶粒之間結(jié)合緊密，但晶粒粒度較大，也正是由于 粒度較大的原因，而形成了啞光，并且能直接對(duì)鍍鋅層進(jìn)行封閉使 鍍層耐蝕性大大提高，超過了相同條件下的氯化鉀鍍鋅層的耐蝕性。 獲得晶粒尺寸適中的啞光鋅鍍層是添加劑中各組分的協(xié)同作用的結(jié) 果，雖然表面活性物質(zhì)對(duì)晶粒細(xì)化作用較強(qiáng)，但在啞光鋅組合添加
劑中不是起主導(dǎo)作用的。啞光鋅添加劑的加入不改變鍍層晶面的擇 優(yōu)取向，但影響了各晶面的衍射峰強(qiáng)度，改變了各晶面的織構(gòu)系數(shù)。 根據(jù)表面化學(xué)物理有關(guān)晶面指數(shù)愈低則表面能愈小的理論，低指數(shù) 晶面的擇優(yōu)程度大，則說明具有相同能量的晶面越多，表面能較低，
則鍍層的表面腐蝕較均勻，因晶面能不等而引起的腐蝕也就越少， 耐蝕性能也較強(qiáng)。
本發(fā)明所述的用于電鍍啞光鋅的鍍液可獲得外觀朦朧、光澤柔 和、具有較好漫反射且結(jié)構(gòu)細(xì)致、孔隙少、內(nèi)應(yīng)力低、耐腐蝕性好 的吸光鍍層。
1. 啞光鋅不必鈍化、可采用直接封閉的工藝流程，會(huì)減少污染物 的排放。
目前大量普及的氯化鉀鍍鋅工藝中為了提高鍍層的耐蝕性能， 達(dá)到需要的鹽霧試驗(yàn)指標(biāo)需要配套使用三價(jià)鉻、六價(jià)鉻的鈍化。尤 其是六價(jià)鉻工藝已經(jīng)是歐盟標(biāo)準(zhǔn)所禁止使用的，原因就是該工藝污 染物的排放大大超出環(huán)保的要求，而啞光鋅不必鈍化，直接封閉就
可以達(dá)到鹽霧試驗(yàn)96個(gè)小時(shí)的耐蝕性能指標(biāo)。大大超過了需要鈍化 工藝的氯化鉀鍍鋅產(chǎn)品，而三價(jià)鉻、六價(jià)鉻等污染物的排放量幾乎 為零。
2. 啞光鋅鍍層不炫目、漫反射的特點(diǎn)減少了光污染對(duì)生產(chǎn)生活的 困擾。
在建筑裝飾、燈飾、交通工具、航空航天、生產(chǎn)設(shè)備的電鍍加
工上利用啞光鋅表面不炫目、強(qiáng)烈漫反射的光學(xué)效果減少高光亮鍍 層強(qiáng)光反射的光學(xué)效果帶給人的困擾，比如建筑裝飾領(lǐng)域，大量光 亮性鍍件一統(tǒng)天下，城市光污染越來越嚴(yán)重，已經(jīng)成為繼水污染、 空氣污染、噪音污染之后新的污染源，而啞光鋅將為建筑裝飾、燈 飾領(lǐng)域減少i成市光污染找到一條可4于的方式與途徑。再比如在交通 工具、生產(chǎn)設(shè)備領(lǐng)域，啞光鋅的柔和色澤減少了此前光亮鍍層帶來 的強(qiáng)光刺激，避免眼睛產(chǎn)生疲勞，切實(shí)改善生產(chǎn)工作條件，減少該 領(lǐng)域工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，從而有效減少光污染帶來的交通、生產(chǎn)
等安全事故隱患。
本發(fā)明成分簡(jiǎn)單，主鹽含量高，鍍液維護(hù)補(bǔ)充方便，鍍層性能 優(yōu)越，適合工業(yè)化生產(chǎn)。
以下通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。需要說明的是， 這些實(shí)施例僅僅只是為了說明本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù) 范圍的任何限制。
實(shí)施例l:[亞曱基二萘的制備]
a. 將曱基萘9.0-12.8g和硫酸11.2g-13.8混合后加入裝有溫度計(jì)、 電動(dòng)攪拌的三口瓶，強(qiáng)烈攪拌下反應(yīng)3 4小時(shí)；
b. 將a得到的混合液常溫自然冷卻結(jié)晶；
c. 將b得到的結(jié)晶物加入裝有6-9g曱醛的縮合反應(yīng)罐中，在168-196kPa的條件下縮合2-3小時(shí)；
d. 向縮合反應(yīng)罐中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%的NaOH調(diào)pH到8 ~ 10;
e. 將d得到的混合液常溫自然冷卻結(jié)晶；
f. 過濾得到e中的結(jié)晶物，干燥，然后用蒸餾水配置質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 40%的溶液即得到亞甲基二萘。
實(shí)施例2:[聚(丙烯酰胺/丙烯酸鈉/N-辛基丙烯酰胺)的制備]
a. 將三乙胺0.024-0.028mol和正辛胺0.022-0.024mol溶于 20-40ml四氫吹喃中；
b. 將a得到的混合液倒入裝有溫度計(jì)、通氮管、電動(dòng)攪拌的四口 瓶，控溫0 5。C,將丙烯酰氯0.022-0.023mol緩緩滴入四口瓶，滴 畢后升溫至10-15°C，在劇烈攪拌的條件下，保溫2 4小時(shí)；
c. 將b得到的混合液用減壓蒸餾裝置去溶劑；
d. 將去溶劑后的混合液在-5。C的丙酮中結(jié)晶，丙酮和去溶劑后的 混合液的體積比為2: 1;
e. 將d得到的結(jié)晶物和去離子水20-30ml 、丙烯酰氯 0.022-0.0024mol、 0.5畫0.8g SDS(Sodium dodecyl sulfate)加入裝備有電 動(dòng)攪拌、導(dǎo)氮管的三口瓶中，并在冰浴下，加入2-4g碳酸氫鈉；
f. 在常壓通氮條件下，劇烈攪拌0.5-1小時(shí)，加入2-4g硫酸銨作 為引發(fā)劑并將冰浴換成20-25。C的水浴，繼續(xù)通常壓氮恒溫1 ~2小 時(shí)，得到母液；
g. 將母液去SDS和水，得中間體，并用蒸餾水配置為40%的溶
液即得到聚(丙烯酰胺/丙烯酸鈉/N-辛基丙烯酰胺)。
實(shí)施例3:[啞光鋅中間體的制備]
a. 取正辛醇480-520g加入帶攪拌的三口瓶，加入5-8g的NaOH 和5-10g水；
b. 劇烈攪拌逐漸加熱升溫；
c. 在-0.05MPa的真空下脫水；
d. 升溫至110~ 120°C,直至脫水完全后繼續(xù)升溫至150-200°C;
e. 抽除空氣并通入氮?dú)猓?br> f. 在攪拌下加入環(huán)氧乙烷，反應(yīng)壓力0.2-0.4MPa，反應(yīng)溫度160 ~ 180°C;
g. 當(dāng)濁點(diǎn)為40 50時(shí)出料，裝入帶攪拌的三口瓶，升溫至60-70
。C;
h. 取200-240g硫酸滴入，控溫在90~ IO(TC，滴畢1小時(shí)后， 降溫至60-70。C取質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%的NaOH調(diào)pH到6.5 ~ 7.5,得到 母液；
i. 母液靜置分層，棄去下液，取上液，即得到啞光鋅添加劑A 的中間體。
實(shí)施例4:[添加劑A的制備]
將實(shí)施例l和2的產(chǎn)物以1: 1 (重量比)的比例混配，或者將 實(shí)施例1、 2、 3的產(chǎn)物以1: 1: 0.8的比例(重量比)混配，得到添
力口劑A。
實(shí)施例5:[啞光鋅添加劑B的制備〗 釆用以下任何一種方法制備。 制備方法(1):
a. 取務(wù)酸123g-130放入三口燒瓶中，加入400-440g水并攪拌；
b. 加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%的NaOH調(diào)pH到5.5 ~ 6.5;
c. 升溫至80~105°C，以2~3滴/分鐘的速度滴入苯甲基氯 126-130g;然后加溫至回流溫度，保持回流3小時(shí)；
d. 測(cè)pH值，若小于6.5,則用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的NaOH調(diào)pH 值6.5 ~ 7.5，再攪拌半小時(shí)直至pH穩(wěn)定在6.5,冷卻至室溫出料， 即得到啞光鋅添加劑B;
制備方法(2):
a. 將71g丙酮加入裝有攪拌器、溫度計(jì)和滴液漏斗且?guī)∪?瓶中，加入催化量氟化鉀和氧化鋁的混合物作為催化劑和5-7g的 NaOH,控制水浴溫度為20 ~ 25°C ,在強(qiáng)烈攪拌下在30 ~ 40分鐘內(nèi) 滴加106g-112苯曱醛，滴畢后劇烈攪拌30分鐘；
b. 用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%鹽酸中和，抽濾，濾液中加入粉狀的碳酸 氬鈉中和過量酸，并加入食鹽進(jìn)行鹽析，分出有機(jī)層，水層用苯萃 取3次，并合并有機(jī)層，用食鹽水水洗；
c. 將有機(jī)層在-0.02MP的條件下減壓蒸餾出苯，然后冷凝干燥， 即得到啞光鋅添加劑B。
實(shí)施例6:[氯化鋅鍍液] 氯化鋅鍍液的組份為
氯化鉀180~230g/L，氯化鋅50 75g/L，硼酸25-30g/L，月 桂醇聚氧乙烯醚5 ~ 8g/L，啞光鋅添加劑A20ml/L，啞光鋅添加劑 B20ml/L, pH值為5 6;其制備步驟為
a. 用1/2規(guī)定體積的80。C熱水將硼酸溶解，
b. 依次加入氯化鉀和氯化鋅，攪拌直到全部溶解，
c. 加入另外1/2規(guī)定體積的水，
d. 用鋅#^、活性炭各lg/L攪拌過濾處理，
e. 加入月桂醇聚氧乙烯醚攪勻，
f. 加入啞光鋅添加劑A、啞光鋅添加劑B攪拌均勻。
在一個(gè)具體的實(shí)施方案中，氯化鋅鍍液的組份如下
氯化鋅 75g/L
氯化鉀 230g/L
硼酸 30g/L
月桂醇聚氧乙烯醚 5g/L
啞光鋅添加劑A 20ml/L
啞光鋅添加劑B 20ml/L
pH 5.5
水 加至1升
在HULL槽中，于20-30。C， 2A電流在鋼陰極上鍍覆10分鐘。 所得鍍鋅層呈啞白外觀。
實(shí)施例7:[氯化銨鍍液] 氯化銨鍍液的組份為
氯化銨180~230g/L,氯化鋅60 80g/L,硼酸25 30g/L,啞 光鋅添加劑A20ml/L，啞光鋅添加劑B20ml/L， pH值為6 7; 其制備步驟為
a. 用1/2規(guī)定體積的80。C的熱水將硼酸溶解，
b. 依次加入氯化銨和氯化鋅，攪拌直到全部溶解，
c. 加入另外1/2規(guī)定體積的水，
d. 用鋅粉、活性炭各lg/L攪拌過濾處理，
e. 加入月桂醇聚氧乙烯醚攪勻，
f. 加入啞光鋅添加劑A、啞光鋅添加劑B攪拌均勻；
在一個(gè)具體的實(shí)施方案中，氯化鋅鍍液的組份如下
氯化鋅 80g/L
氯化銨 230g/L
硼酸 25g/L
月桂醇聚氧乙烯醚 5g/L
啞光鋅添加劑A 20ml/L 啞光鋅添加劑B 20ml/L
pH 6.5
水 加至1升
在HULL槽中，于20-30。C, 1A電流在鋼陰極上鍍覆5分鐘。 所得鍍鋅層呈啞白外觀。
實(shí)施例8: p克酸鋅鍍液] 硫酸鋅鍍液的組份為
硫酸鋅200 300g/L,硼酸25 30g/L， AES4~6g/L,啞光鋅 添加劑A20 ~ 30ml/L，啞光鋅添加劑B20 ~ 30ml/L， pH值為4.5 ~ 5.5; 其制備步驟為
a. 用1/2規(guī)定體積的80。C的熱水將硼酸溶解，
b. 依次加入硫酸鋅，攪拌直到全部溶解，
c. 加入另外1/2規(guī)定體積的水，
d. 用鋅粉、活性炭各lg/L攪拌過濾處理，
e. 加入吸光鋅添力口劑A、吸光鋅添力口劑B攪拌均勻；
在一個(gè)具體的實(shí)施方案中，硫酸鋅鍍液的組份如下: 硫酸鋅 300g/L 硼酸 30g/L
脂肪醇聚氧乙烯醚石危酸鈉(AES) 4g/L
啞光4辛添力口劑A 20ml/L 吸光鋅添力口劑B 20ml/L pH 5.5 水 加至1升
在HULL槽中，于20-30。C， 2A電流在鋼陰極上鍍覆10分鐘。 所得鍍鋅層呈啞白外觀。
實(shí)施例9:[鋅酸鹽鍍液] 鋅酸鹽鍍液的組份為
氳氧化鈉100 ~ 140g/L，氧化鋅8 ~ 12g/L，啞光鋅添加劑A5 ~ 10ml/L。啞光鋅添加劑B5 ~ 10ml/L;其制備步驟為
a. 把氧化鋅和氬氧化鈉混合均勻，
b. 加入l/2規(guī)定體積的水，攪拌至全部溶解，
c. 用鋅粉、活性炭各lg/L攪拌過濾處理，
d. 加入啞光鋅添加劑A、啞光鋅添加劑B攪拌均勻。
在一個(gè)具體的實(shí)施方案中，鋅酸鹽鍍液的組份如下: 氫氧化鈉 140g/L 氧化鋅 8-12g/L p亞光鋅、添力口劑A 8ml/L
啞光鋅添加劑B PH
10ml/L
水 加至1升
在HULL槽中，于20 30。C， 1A電流在鋼陰極上鍍覆5分鐘。 所得鍍鋅層呈啞白外觀。
釆用本發(fā)明所述鍍液，在相應(yīng)的操作條件下，可獲得結(jié)構(gòu)細(xì)致、 孔隙少、內(nèi)應(yīng)力低、耐腐蝕性好，而且耐觸:l莫能力佳，這種光澤柔 和的啞光鍍層，深鍍能力佳，中性鹽霧試驗(yàn)可達(dá)到96個(gè)小時(shí)。
經(jīng)過除油腐蝕活化后的零部件在鍍液中啞光鋅，在陰極電流密 度為2.5A/dm2時(shí)得到鍍速約為45-50 lim/h，電鍍方式為吊鍍，電源 為直流恒流源。電鍍時(shí)應(yīng)注意不能短路、斷路，時(shí)間由所要求的鍍 層厚度而定。電鍍時(shí)最好保證陰極移動(dòng)和連續(xù)過濾，并定時(shí)分析鍍 液成分并補(bǔ)充主鹽等。
按照如下方法進(jìn)行質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試。
1. 按照J(rèn)B/T7704.1-1995電鍍?nèi)芤涸囼?yàn)方法的赫爾槽試驗(yàn)進(jìn)行 檢驗(yàn)。
在頭見定為267ml的赫爾槽中，加入含有本發(fā)明啞光鋅添加劑的 待測(cè)鍍液250ml。陽極為鋅板，赫爾槽試片為黃銅片。試驗(yàn)條件 25°C、電流1A、時(shí)間5min,得到全片光亮無燒焦、無漏鍍區(qū)。
2. 按照J(rèn)B/T7704.2-1995電鍍?nèi)芤涸囼?yàn)方法進(jìn)行覆蓋能力試驗(yàn) 按規(guī)定采用W0"wx500mm到銅管。在1000ml鍍液中兩端與陽極 成垂直狀態(tài)。電鍍時(shí)間10min、電流1A、溫度25。C，鍍后水洗烘將 試樣縱向切開，觀察內(nèi)孔中鍍上的鍍層長(zhǎng)度。按公式
覆蓋能力,孔巾鎮(zhèn)上,層，"0線
100
結(jié)果為覆蓋能力>65%
3.按照J(rèn)B/T7704.3-1995電鍍?nèi)芤涸囼?yàn)方法進(jìn)行陰極電流效率
試驗(yàn)
按規(guī)定使用庫(kù)侖計(jì)測(cè)量陰極電流效率，
公式為 結(jié)果為％《95%
待測(cè)陰極電流效率
a-測(cè)溶液槽中陰極試片中A實(shí)際增重(g) b-計(jì)上陰極試片B實(shí)際增重(g) k一待測(cè)溶液槽中陰極上析出物質(zhì)的電化當(dāng)量
(g/A h)
4.按照J(rèn)B/T7704.4-1995電鍍?nèi)芤涸囼?yàn)方法進(jìn)行分散能力測(cè)試
《—,
7=-^~^xl00%
按規(guī)定以公式 《-1 結(jié)果為丁>+1°/0
K一遠(yuǎn)陰極離陽極的距離與近陰極離陽極
的3巨離之比；
^近-近陰極上電鍍后的增重(g)
^遠(yuǎn)誦國(guó)遠(yuǎn)陰極上電l^的增重(g)
5. 按照J(rèn)B/T7704.5-1995電鍍?nèi)芤涸囼?yàn)方法進(jìn)行整平性試驗(yàn) 鍍前用金相顯微鏡測(cè)定試樣基本表面的微觀高度差，電鍍后再
測(cè)定同一部分的微觀高度差。按下式計(jì)算整平能力
敝亞臺(tái)匕七鍍前微觀高度差-鍍后微觀高度差濕0/
整平能力=-/^^^in工A4-Xl00%
鍍前微觀咼度差
結(jié)果為整平性>0.8%
6. 鍍層性能測(cè)試
(1) 彎曲試一瞼
將100 x 20 x lmm的試件掛入槽溫為25°C的啞光鋅鍍液中，電 流1A下電鍍15min后取出烘干、然后夾在臺(tái)鉗上反復(fù)彎曲到斷裂， 斷口處無鍍層脫落。
(2) 驟冷試驗(yàn)
將數(shù)十個(gè)鍍啞光鋅烘干，將試件置入200。C電熱烘箱中恒溫 30min,取出立即投入冷7jc驟冷。試驗(yàn)結(jié)果，試樣鍍層無起泡或脫落。
(3) 彈性零件的脆性試驗(yàn)
取電鍍啞光鋅并經(jīng)除氫鈍化處理后的①6彈簧墊圈50只。套在 M5的螺桿上，用扳手將螺母緊直至墊圈開口處壓平為止，放置24 小時(shí)后松開。試驗(yàn)結(jié)果，無一脆斷。
(4) 杯突試驗(yàn)結(jié)果
經(jīng)過杯突試驗(yàn)(內(nèi)模17mm沖頭14mm板厚lmm,鍍層厚度
15 jum)測(cè)試，啞光鋅鍍液中所得試樣的壓入深度為5mm (同樣測(cè) 得傳統(tǒng)光亮鍍鋅所得試樣壓入深度4.5mm ),表明啞光鍍鋅液所得試 樣的試驗(yàn)結(jié)果略優(yōu)于傳統(tǒng)光亮鍍鋅液所得試樣。
眾所周知，在單金屬電鍍中，鍍層的夾雜物特別是有機(jī)夾雜物 越少則機(jī)械性能越好。在金相顯微鏡下仔細(xì)比較本發(fā)明啞光鋅鍍層 的斷面結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)光亮鍍鋅液中得到的鍍層斷面結(jié)構(gòu)，本發(fā)明啞光 鋅鍍層中基本不含夾雜物，而光亮氯化鉀鍍鋅層會(huì)有較多的夾雜物， 上述杯突試驗(yàn)等也證實(shí)這一結(jié)論。
(5)鍍層的耐蝕性
分別采用表面積為1.0dm2、厚度為2mm的08F鋼板試樣，在 完全相同的環(huán)境條件下，以1.0A/dm2電流密度電鍍30分鐘，并進(jìn) 行普通銀白鈍化，繼而進(jìn)行中性鹽霧試驗(yàn)，以表面出現(xiàn)紅點(diǎn)的時(shí)間 為通過時(shí)間。結(jié)果，采用傳統(tǒng)光亮鍍鋅光亮劑得到的鍍層經(jīng)12周期
(288h)的連續(xù)噴霧即出現(xiàn)紅色腐蝕產(chǎn)物，也就是腐蝕到了基體金 屬；而采用本發(fā)明中的添加劑(LAN-616)所得的鍍層，經(jīng)14周期
(336h)才出現(xiàn)紅色腐蝕產(chǎn)物，比傳統(tǒng)光亮鍍鋅層的周期數(shù)延長(zhǎng)近 17%,由此可見，采用本發(fā)明中的添加劑所獲得的鍍鋅層，由于內(nèi) 部幾乎無夾雜物，其耐蝕性比傳統(tǒng)光亮鍍鋅層更好一些。
在機(jī)械工業(yè)表面覆蓋層產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)中心檢測(cè)結(jié)果表明
啞光鋅在不鈍化僅進(jìn)行封閉處理的條件下，耐中性鹽霧試驗(yàn)高于96 個(gè)小時(shí)。
權(quán)利要求
1.一種用于電鍍啞光鋅鍍液的添加劑，所述添加劑由添加劑A和添加劑B組成，所說的添加劑A為亞甲基二萘和聚(丙烯酰胺/丙烯酸鈉/N-辛基丙烯酰胺)的混合物，二者的混合比例為2∶2-3(重量比)，所說的添加劑B為4-(4-羥基)苯基-3丁烯-2-酮或4-苯基-3丁烯-2-酮或其任意比例的混合物，添加劑A和添加劑B的比例為1∶1～1.2。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的添加劑，其中所述亞曱基二萘和聚(丙 烯酰胺/丙烯酸鈉/N-辛基丙烯酰胺)的混合物的混合比例為2: 3 (重 量比)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的添加劑，其中所述啞光鋅鍍液為氯化 鉀鍍液、氯化胺鍍液、鋅酸鹽鍍液或硫酸鹽鍍液。
4. 一種氯化鉀啞光鋅鍍液，包括氯化鉀180~230g/L,氯化鋅50 75g/L，硼酸25 30g/L，月 桂醇聚氧乙烯醚5~8g/L,啞光鋅添加劑A 20ml/L，啞光鋅添加劑 B 20ml/L;其中所述添加劑A和添加劑B如4又利要求1所述。
5. —種氯化胺啞光鋅鍍液，包括氯化銨180~230g/L，氯化鋅60 80g/L，硼酸25 30g/L，月 桂醇聚氧乙烯醚5~8g/L，啞光鋅添加劑A 20ml/L，啞光鋅添加劑 B 20ml/L;其中所述添加劑A和添加劑B如權(quán)利要求1所述。
6. —種石危酸鹽啞光鋅鍍液，包括硫酸鋅200 300g/L，硼酸25 30g/L， AES 4 ~ 6 g/L,啞光鋅添 加劑A 20 ~ 30ml/L，啞光鋅添加劑B 20 ~ 30ml/L;其中所述添加劑A和添加劑B如權(quán)利要求1所述。
7. —種鋅酸鹽啞光鋅鍍液，包括氳氧化鈉100 ~ 140g/L，氧化鋅8 ~ 12g/L,啞光鋅添加劑A5 ~ 10ml/L。啞光鋅添加劑B 5 ~ lOml/L;其中所述添加劑A和添加劑B如權(quán)利要求1所述。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4-7中任意一項(xiàng)所述的啞光鋅鍍液，其中所述 的添加劑A和添加劑B的濃度比例為1: 1-1.2。
全文摘要
一種用于電鍍啞光鋅的鍍液及其制備方法，涉及金屬材料表面處理中的電鍍啞光鋅工藝，其特征在于其組份包括啞光鋅添加劑A和啞光鋅添加劑B，所說的啞光鋅添加劑A為亞甲基二萘和聚(丙烯酰胺/丙烯酸鈉/N-辛基丙烯酰胺)的混合物，所說的啞光鋅添加劑B為4-(4-羥基)苯基-3丁烯-2-酮。采用本發(fā)明所述的鍍液可獲得外觀朦朧、光澤柔和、具有較好漫反射且結(jié)構(gòu)細(xì)致、孔隙少、內(nèi)應(yīng)力低、耐腐蝕性好的啞光鍍層。
文檔編號(hào)C25D3/22GK101348926SQ20081021229
公開日2009年1月21日 申請(qǐng)日期2008年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月9日
發(fā)明者志 呂, 呂明威, 周長(zhǎng)虹, 肖洪兵, 陳文利, 磊 魏 申請(qǐng)人:武漢奧邦表面技術(shù)有限公司