專利名稱：高分散性堿性鍍鋅添加劑的制作方法
高分散性堿性鍍鋅添加劑技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于電鍍技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種鍍鋅電解液，尤其涉及一種高分散性堿性鍍鋅添加劑。
背景技術(shù)：
鍍鋅電解液可以分為堿性和酸性兩大類，國內(nèi)外常用的有無氰堿性鍍鋅、氰化物鍍鋅、銨鹽鍍鋅、氯化物鍍鋅、硫酸鹽鍍鋅等。酸性鍍鋅由于光亮度好、效率高、光亮電流密度范圍寬廣，在電鍍大平板件和滾鍍方面具有優(yōu)勢(shì)；氰化鍍鋅具有比較高的綜合性能，但因毒性較大，環(huán)保性能差，僅在特殊行業(yè)尚有應(yīng)用。堿性無氰鍍鋅，因鍍液的毒性比較小、廢水比較容易處理，同時(shí)相比酸性鍍鋅的分散能力更優(yōu)且無腐蝕性，操作體系及鍍液的運(yùn)行成本亦是較低，特別是考慮到廢水處理的后期費(fèi)用，這使得堿性無氰毒性在倡導(dǎo)環(huán)保和節(jié)能的社會(huì)越來越引起人們的關(guān)注。
但相比其他體系，堿性無氰鍍鋅還存在一些性能方面的不足:如與酸性鍍液相比， 其析氰反應(yīng)，效率比較低，另外光亮度和平整性比較差；相比氰化物鍍鋅，光亮密度范圍比較差，鍍層脆且陽極引起鈍化，前處理比較嚴(yán)格等。因此，堿性無氰鍍鋅添加劑的選擇就十分關(guān)鍵。堿性無氰鍍鋅添加劑不是單一物質(zhì)，是幾種物質(zhì)的復(fù)配物。根據(jù)添加劑中各組分的不同作用，可分為載體光亮劑、主光亮劑、輔助光亮劑、凈化劑等。
載體光亮劑又稱為極化型光亮劑，其主要作用是使鍍層結(jié)晶細(xì)致，有的載體還可以改善低端光亮度，這些添加劑在工件表面吸附后提高了陰極過電位，阻滯金屬離子的放電和晶面生長；一般由一種或幾種胺、醇胺、氮雜環(huán)等含氮雜環(huán)化合物與環(huán)氧氯丙烷等其他鹵代有機(jī)化合物合成生產(chǎn)大分子有機(jī)物，常用的參與合成的胺類有二甲胺、乙二胺、二甲氨基丙胺、乙醇胺、二乙醇胺、咪唑、吡啶等。
主光亮劑在電極上進(jìn)行電化學(xué)還原，使鍍層細(xì)致且光亮，對(duì)鍍層的物理性能有顯著影響，普遍采用的是芳香醇類(茴香醛、香草醛或其與亞硫酸氫鈉的加成物)以及氯芐與含氮雜環(huán)化合物(主要是煙酸型有機(jī)物)的反應(yīng)物。
輔助光亮劑分別用于提高鍍液分散能力和深度能力、提高鍍層整平性以及降低載體光亮劑的吸附強(qiáng)度以利于氫氣的析出而降低鍍層的脆性。
凈化劑以減少配槽時(shí)鍍液中的少量雜質(zhì)，特別是原材料中雜質(zhì)的影響，使鍍層清亮，無霧狀，使用較為普遍的是EDTA、硅酸鈉、酒石酸鉀鈉等。
雖然目前已經(jīng)有許多跨國公司將其高性能的堿性無氰鍍鋅技術(shù)和產(chǎn)品帶入中國， 但是受到昂貴的價(jià)格以及苛刻的工藝材料條件限制，該先進(jìn)技術(shù)在國內(nèi)的實(shí)際應(yīng)用受到限制。目前在國內(nèi)，堿性無氰鍍鋅大部分添加劑仍然是70年代開發(fā)的DPE- Hf、DE等為代表的傳統(tǒng)型添加劑，這些添加劑作為載體光亮劑使用時(shí)存在有以下問題:一是低電流密度去光亮區(qū)狹窄，使得使用受局限，不太適合滾鍍；二是分散能力差，造成浪費(fèi)資源，特別不適合復(fù)雜工件；三是深鍍能力差，亦是導(dǎo)致資源浪費(fèi)，不適合滾鍍；四是鍍層脆性高，二次加工性能差。在汽車行業(yè)，對(duì)鍍鋅層的技術(shù)要求越來越高，尤其是D310和D53 0等高端中重卡車上，上述傳統(tǒng)的鍍鋅工藝由于脆性、深度能力等不夠，導(dǎo)致螺栓、墊片、管件內(nèi)壁等部件經(jīng)常出腐蝕、清脆等質(zhì)量問題，且工藝耐高溫性能比較差，生產(chǎn)效率非常低。
基于上述現(xiàn)狀，針對(duì)堿性無氰鍍鋅添加劑的研究，尤其是國內(nèi)，未曾間斷。如在第 200310112330.1號(hào)專利中公開的堿性無氰鋅酸鹽鍍鋅光亮劑及其組合物光亮劑，是由至少一種含氮雜環(huán)化合物0.5-5.0mol,和至少一種輕基胺0.5-4.0mol,和至少一種含?；蛄蝓；亩灏?.5-5.0mol，與4.0-10.0mol環(huán)氧鹵丙烷和/或甘油鹵代醇隨機(jī)共聚反應(yīng)生成的共聚聚合物；其制備方法為:將上述配方的含氮雜環(huán)化合物、羥基胺、含酰基或硫?；亩灏芬约斑m量的水，加熱升溫，邊攪拌邊加入環(huán)氧鹵丙烷和/或甘油鹵代醇，溫度控制在回流溫度以下，時(shí)間在0.5-2小時(shí)，然后升溫至回流溫度，保溫4-10小時(shí)。該技術(shù)應(yīng)用于堿性無氰鍍鋅工藝中，雖然提高了使用電流密度范圍，但分散能力、脆性、深度能力等問題依然未能得到解決。
在第201010299325.6號(hào)專利中公開的一種用于配制鍍鋅光亮劑的合成主光亮劑，配方組分為:水楊醛59 61%，甲醛24 26%，2.4- 二氯苯甲醛14 16%，將配方組分按比例配置，加入反應(yīng)釜中混合攪拌均勻，再按35(T400ml/L的比例加入含量50%的堿液，調(diào)節(jié)pH 值至6.3飛.7，加溫至75 85°C，保溫:Γ4個(gè)小時(shí)，然后降至室溫，用濾布進(jìn)行過濾，再將過濾后的沉淀物料加入甩干機(jī)中進(jìn)行甩干，然后加入烘干機(jī)中進(jìn)行干燥得成品。使用時(shí)與高溫載體配制成復(fù)配光亮劑，用于鉀鹽鍍鋅。該方案主要涉及的是主光亮劑，僅解決鍍層物理性能問題，未涉及到其他性能的提高。
鑒于上述，現(xiàn)有的國內(nèi)技術(shù)以及公開的相關(guān)信息，依然具有很大的研究空間，不斷開發(fā)出性能優(yōu)異、滿足工作工藝性能需求的新型堿性鍍鋅添加劑，勢(shì)在必行。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決國內(nèi)堿性無氰鍍鋅技術(shù)滯后，脆性、深度能力不夠及工藝耐高溫性能差、生產(chǎn)效率低的問題，提出一種適合國內(nèi)現(xiàn)有工藝材料條件的高分散性堿性鍍鋅添加劑。
本發(fā)明是通過以下方案實(shí)現(xiàn)的:上述的高分散性堿性鍍鋅添加劑包括由載體光亮劑、主光亮劑、輔助光亮劑以及凈化劑構(gòu)成的A組分和B組分，其中A組分的構(gòu)成組分為 DPE- HI120g/L芐基煙酸嗡鹽 40 g/L 咪唑丙氧基縮合物20 g/L 聚胺砜衍生物 80g/L 咪唑陽離子季銨鹽8 g/L 2-巰基噻唑啉2g/LEDTA-2Na2 g/L ；B組分的構(gòu)成組分為脲胺類陽離子季銨鹽125 g/L。
所述的 高分散性堿性鍍鋅添加劑，其適用的操作條件為:鍍液中鋅與氫氧化鈉的含量比為1:10-14，陰:陽極面積比1:1-2 ;適用的溫度范圍為15-45°c，電流密度為1-8A/d m2。
所述的高分散性堿性鍍鋅添加劑，其中:該鍍液每升中含氧化鋅10_12g、氫氧化鈉120-140g、光亮劑12-16ml、輔助劑2.0-4.0ml及凈化劑l_2ml。
所述的高分散性堿性鍍鋅添加劑，其中:該添加劑的消耗量為:A組分160_240ml/ KAH, B 組分 80-160ml/KAH。
有益效果:本發(fā)明添加劑的分散能力達(dá)81.81%，鍍層光亮性、外觀、脆性等自主合成材料和進(jìn)口材料基本相當(dāng)，遠(yuǎn)高于國內(nèi)同行業(yè)的59.4%的分散能力，接近國外先進(jìn)技術(shù)的86.04%的分散能力。采用本發(fā)明添加劑后，鍍液性能較國內(nèi)公司有大幅度提高，雖然距外國公司尚有一定差距，但是在國外技術(shù)壟斷的情況下，對(duì)于提升國內(nèi)堿性無氰鍍鋅技術(shù)打破國外高科技技術(shù)壟斷，無疑是具有極大的開拓性和積極性，具有廣闊的市場(chǎng)前景。


圖1是本發(fā)明試驗(yàn)的赫爾槽試驗(yàn)示意圖；圖2是本發(fā)明的試驗(yàn)樣件示意圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的高分散性堿性鍍鋅添加劑包括由載體光亮劑、主光亮劑、輔助光亮劑以及凈化劑構(gòu)成的A組分和B組分，其中A組分的構(gòu)成組分為DPE-1H:L20g/L芐基煙酸嗡鹽40 g/咪唑丙氧基縮合物20 g/聚胺砜衍生物80g/L咪唑陽離子季銨鹽8 g/L2-巰基噻唑啉2g/IEDTA-2Na ^' g/L ；B組分的構(gòu)成組分為 脲胺類陽離子季銨鹽125
上述的各種組分中，載體光亮劑采用環(huán)氧氯丙胺與乙二胺及二甲氨基并胺合成的高分子化合物DPE-1II ;主光亮劑采用的是氯芐與煙酸型有機(jī)物的合成物芐基煙酸嗡鹽；輔助光亮劑采用的是咪唑丙氧基縮合物、聚胺砜衍生物、咪唑陽離子季銨鹽、2-巰基噻唑啉以及脲胺類陽離子季銨鹽；其中咪唑丙氧基縮合物用以增強(qiáng)低電流區(qū)的極化，提高鍍層亮度；聚胺砜衍生物作為鍍鋅高溫載體，提高鍍液耐高溫性能；咪唑陽離子季銨鹽擴(kuò)大光亮電流 密度范圍；2-巰基噻唑啉作為整平劑；脲胺類陽離子季銨鹽提高鍍液的分散性能，使高低區(qū)鍍層厚度均勻。
凈化劑采用的是乙二胺四乙酸二鈉EDTA_2Na。
上述添加劑適用的操作條件為:鍍液中鋅與氫氧化鈉的含量比在1:10_14，即在每升鍍液中含氧化鋅10_12g、氫氧化鈉120-140g、光亮劑12-16ml、輔助劑2.0-4.0ml及凈化劑I_2ml ;陰:陽極面積比1:1-2 ;適用的溫度范圍為15-45°C，電流密度為l_8A/d m2。
在上述操作條件下，該添加劑的消耗量為:A組分160_240ml/KAH，B組分 80-160ml/KAH。
下面結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明。
實(shí)施例1首先配置IL的A組分和IL的B組分，A組分含DPE- HI 120g、芐基煙酸嗡鹽40g、咪唑丙氧基縮合物20g、聚胺砜衍生物80g、咪唑陽離子季銨鹽8g、2-巰基噻唑啉2g、EDTA-2Na 2g ；B組分含脲胺類陽離子季銨鹽125g。
配置鍍液1L，使得該鍍液中含氧化鋅10g、氫氧化鈉140g、光亮劑16ml、輔助劑2.0ml及凈化劑Iml ;并在陰:陽極面積比1:1，溫度25 °C，電流密度為5A/dm2的操作條件下，該添加劑的消耗量為=A組分170ml/KAH，B組分80ml/KAH。
實(shí)施例2同實(shí)施例一配置添加劑，然后配置鍍液1L,使該鍍液中含氧化鋅llg、氫氧化鈉130g、 光亮劑13ml、輔助劑2.5ml及凈化劑1.5ml ;并在陰:陽極面積比1:1.5，溫度15°C，電流密度為2A/dm2的操作條件下，該添加劑的消耗量為:A組分180ml/KAH，B組分90ml/KAH。
實(shí)施例3同實(shí)施例一配置添加劑，然后配置鍍液1L,使該鍍液含氧化鋅12g、氫氧化鈉140g、光亮劑15ml、輔助劑4.0ml及凈化劑Iml ;并在陰:陽極面積比1:2 ;適用的溫度范圍為35°C， 電流密度為4A/dm2的操作條件下，該添加劑的消耗量為:A組分220ml/KAH，B組分140ml/ KAH。
實(shí)施例4同實(shí)施例一配置添加劑，然后配置鍍液1L,使該鍍液含氧化鋅12g、氫氧化鈉120g、光亮劑16ml、輔助劑3.0ml及凈化劑Iml ;并在陰:陽極面積比1:2 ;溫度為45°C，電流密度為8A/dm2的操作條件下，該添加劑的消耗量為:A組分240ml/KAH，B組分160ml/KAH。
實(shí)施例5同實(shí)施例一配置添加劑，然后配置鍍液1L,使該鍍液含氧化鋅llg、氫氧化鈉120g、光亮劑15ml、輔助劑3.0ml及凈化劑1.5ml ;并在陰:陽極面積比I:2 ;溫度為35。。，電流密度為lA/dm2的操作條件下，該添加劑的消耗量為:A組分160ml/KAH，B組分150ml/KAH。
采取上述實(shí) 施例分別與法國科文特亞添加劑及現(xiàn)在國內(nèi)緊固件公司使用的添加劑進(jìn)行試驗(yàn)比對(duì)。試驗(yàn)采用如圖1所示的赫爾槽，試驗(yàn)樣件如圖2所示，試驗(yàn)主要測(cè)試鍍液的分散能力及光亮度，通過試驗(yàn)對(duì)比，結(jié)果見表I。
表I各種添加劑鍍層性能對(duì)比(ΙΑ/dm2，IOmin)
權(quán)利要求
1.一種高分散性堿性鍍鋅添加劑，包括由載體光亮劑、主光亮劑、輔助光亮劑以及凈化劑構(gòu)成的A組分和B組分，其中A組分的構(gòu)成組分為DPE- I 120g/芐基煙酸嗡鹽40 g/1咪唑丙氧基縮合物20 g/1聚胺砜衍生物80g/L咪唑陽離子季銨鹽8 g/L2-巰基噻唑啉2g/LEDTA-2Na 2! g/L ；B組分的構(gòu)成組分為脲胺類陽離子季銨鹽:125
2.如權(quán)利要求I所述的高分散性堿性鍍鋅添加劑，其適用的操作條件為鍍液中鋅與氫氧化鈉的含量比為I :10-14，陰陽極面積比I :1-2 ;適用的溫度范圍為15-45°C，電流密度為 l-8A/d m2 ο
3.如權(quán)利要求2所述的高分散性堿性鍍鋅添加劑，其特征在于該鍍液每升中含氧化鋅10_12g、氫氧化鈉120-140g、光亮劑12-16ml、輔助劑2. 0-4. Oml及凈化劑l_2ml。
4.如權(quán)利要求3所述的高分散性堿性鍍鋅添加劑，其特征在于該添加劑的消耗量為 A 組分 160-240ml/KAH，B 組分 80_160ml/KAH。
全文摘要
本發(fā)明涉及高分散性堿性鍍鋅添加劑包括120g/LDPE-、40g/L芐基煙酸嗡鹽、20g/L咪唑丙氧基縮合物、80g/L聚胺砜衍生物、8g/L咪唑陽離子季銨鹽、2g/L2-巰基噻唑啉及2g/LEDTA-2Na組成的A組分和125g/L脲胺類陽離子季銨鹽構(gòu)成的B組分。該添加劑分散能力達(dá)81.81%，鍍層光亮性、外觀、脆性等自主合成材料和進(jìn)口材料基本相當(dāng)，遠(yuǎn)高于國內(nèi)同行業(yè)，在國外技術(shù)壟斷的情況下，對(duì)于提升國內(nèi)堿性無氰鍍鋅技術(shù)打破國外高科技技術(shù)壟斷，無疑是具有極大的開拓性和積極性，具有廣闊的市場(chǎng)前景。
文檔編號(hào)C25D3/22GK103255449SQ201310158298
公開日2013年8月21日 申請(qǐng)日期2013年5月2日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月2日
發(fā)明者易鵬 申請(qǐng)人:十堰達(dá)克羅涂覆工貿(mào)有限公司