專利名稱：堿性電鍍光亮鋅鎳合金方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于合金電鍍領(lǐng)域。
本發(fā)明是一種堿性電鍍光亮鋅鎳合金工藝，可在堿性鋅鎳合金鍍液中于導(dǎo)電基體陰極上沉積出含鎳量為6%～25%的鏡亮-光亮鋅鎳合金鍍層。
鋅鎳合金電鍍工藝有酸性和堿性兩種體系。以往研究和應(yīng)用酸性體系為多。堿性體系由于具有分散能力好，不會出現(xiàn)活性狀態(tài)的無鍍層區(qū)、容易掌握、成本較低、可沿用堿性鍍鋅設(shè)備等優(yōu)點，近年來已引起國內(nèi)外的關(guān)注。
美國專利4861442公開了一種PH≥11的堿性鋅鎳合金鍍液，其組成為鋅3～30克/升，鎳0.2～20克/升，堿性氫氧化物20～300克/升，氨基醇聚合物0.05～10克/升，鎳配合劑1～20摩爾/摩爾鎳離子，氨基酸和/或氨基酸鹽。
美國專利4877496公開了一種堿性鋅鎳合金鍍液，其組成為鋅4～30克/升，鎳0.05～4克/升，堿性氫氧化物50～200克/升，配合劑4～110克/升，主光亮劑0.1～10克/升，該主光亮劑是一種或多種胺與3-鹵-1，2環(huán)氧丙烷的反應(yīng)產(chǎn)物，輔助光亮劑至少含一種芳香醛。
美國專利4889602公開了一種PH＞11的堿性鋅鎳合金鍍液，其組成為鋅1～70克/升，鎳0.6～118克/升，脂肪胺不超過16克/升，脂肪胺聚合物不超過20克/升，可得到大致上均勻的鋅鎳合金鍍層。
日本公開特許公告01298192[89298192]公開了一種堿性鋅鎳合金鍍液，其組成為Zn2+5～20克/升，Ni2+0.4～4.0克/升，(Zn/Ni(wt)4～12.5)，三乙醇胺15～60克/升，光亮劑以及N-氨乙基乙二胺，乙二胺，二乙烯三胺，三乙烯四胺，四乙烯五胺和/或五乙烯六胺等螯合劑≥0.04摩爾，可得到均勻光亮的鋅鎳合金鍍層。
本發(fā)明的目的旨在開發(fā)一種新的堿性電鍍光亮鋅鎳合金方法，以獲得含鎳量可隨意調(diào)節(jié)，表面鏡亮-光亮，防腐性能比純鋅鍍層好，硬度比純鋅鍍層高的鋅鎳合金鍍層。并按本發(fā)明可直接把鋅酸鹽鍍鋅液轉(zhuǎn)化為堿性鋅鎳合金鍍液。
本發(fā)明的詳細說明如下。
依照本發(fā)明，在下面所述的鍍液組成和操作條件下，可在鋼鐵等鍍件上得到鎳含量為6%～25%的鏡亮-光亮鋅鎳合金鍍層。
本發(fā)明的電鍍液組成如下氧化鋅(ZnO)4～10克/升，最好是6～8克/升，氫氧化鈉(NaOH)90～120克/升，最好是90～110克/升，芳香醛0.2～0.4克/升，鎳配合物2～30毫升/升，鍍液中鋅/鎳重量比為3～10，最好是6～8，ZN-11添加劑0.3～4毫升/升。所說的芳香醛可選用胡椒醛或茴香醛。所說的鎳配合物是硫酸鎳(NiSO4·6H2O)與四乙烯五胺[NH2(CH2CH2NH)3CH2CH2NH2]反應(yīng)后生成的配合物水溶液，每升這樣的配合物水溶液中硫酸鎳和四乙烯五胺的量分別是375克和500克。所說的ZN-11添加劑是在咪唑與環(huán)氧氯丙烷按摩爾比為1∶1，于60～70℃合成的產(chǎn)物中添加四乙烯五胺，添加的四乙烯五胺與咪唑摩爾比為2∶1，然后再與環(huán)氧氯丙烷按與咪唑摩爾比為2∶1，于60～70℃進一步合成的產(chǎn)物。
本發(fā)明采用純鋅和純鎳板輪流作陽極或按鎳板與鋅板的面積比為3～5混合作陽極，采用塑料內(nèi)襯的鐵槽為鍍槽。
依照本發(fā)明，所使用的電流密度為0.2～10安培/平方分米，最好是0.5～4安培/平方分米;操作溫度為15～65℃，最好是25～35℃。
依照本發(fā)明的工藝配方和操作條件處理過的鍍件表面呈鏡亮-光亮，鍍層中鎳含量(重量比)為6%～25%。鍍層中鎳含量可通過鍍液中的鋅/鎳比控制，當(dāng)鋅/鎳比為6～8時鍍層中鎳含量在10%～15%范圍內(nèi)，鍍層耐腐蝕性比純鋅鍍層高3倍以上。本發(fā)明可采用純鋅或純鎳板作陽極，且還具有鍍液穩(wěn)定、分散能力好，所使用的電流密度寬，操作簡便易于掌握，成本較低等優(yōu)點，便于工業(yè)生產(chǎn)。國內(nèi)電鍍工業(yè)中鍍鋅占70%，其中多數(shù)為鋅酸鹽鍍鋅，按本發(fā)明可直接把它轉(zhuǎn)化為電鍍光亮鋅鎳合金。
下面以實施例對本發(fā)明作進一步的說明。
實施例1-7鍍液組成氧化鋅4克/升，氫氧化鈉90克/升，鎳配合物4.8毫升/升，鋅/鎳重量比為8.0，胡椒醛0.3克/升，ZN-11添加劑0.5毫升/升。在1.2升塑料槽中配制上述鍍液1升，用純鋅或純鎳板作陽極，以2.5平方厘米鐵片作陰極，在28℃以不同電流密度進行電鍍10分鐘，結(jié)果如下實施例 1 2 3 4 5 6 7電流密度(A/dm2) 0.5 1 2 4 6 8 10鍍層含鎳量(Wt.%) 8.2 9.3 9.7 10.2 10.5 10.7 11.1電流效率(%) 44.9 36.7 32.5 27.3 22.8 18.2 13.3鍍層外觀 鏡亮 鏡亮 鏡亮 鏡亮 鏡亮 鏡亮 鏡亮實施例8-13鍍液組成氧化鋅6克/升，氫氧化鈉100克/升，鎳配合物9.4毫升/升，鋅/鎳重量比為6.1，茴香醛0.3克/升，ZN-11添加劑0.5毫升/升。在1.2升塑料槽中配制上述鍍液1升，用純鋅或純鎳板作陽極，以2.5平方厘米鐵片作陰極，在30℃以不同電流密度進行電鍍10分鐘，結(jié)果如下實施例 8 9 10 11 12 13電流密度(A/dm2) 0.5 1 2 4 6 8鍍層含鎳量(Wt.%) 11.7 12.2 12.8 13.3 13.9 14.3電流效率(%) 63.4 52.1 42.2 39.2 33.5 21.4鍍層外觀 鏡亮 鏡亮 鏡亮 鏡亮 鏡亮 鏡亮實施例14-16鍍液組成氧化鋅10克/升，氫氧化鈉100克/升，鎳配合物16毫升/升，鋅/鎳重量比為5.8，茴香醛0.3克/升，ZN-11添加劑1毫升/升。在1.2升塑料槽中配制上述鍍液1升，用純鋅或純鎳板作陽極，以2.5平方厘米鐵片作陰極，在25℃以不同電流密度進行電鍍10分鐘，結(jié)果如下實施例 14 15 16電流密度(A/dm2) 1 2 4鍍層含鎳量(Wt.%) 12.5 13.2 14.1電流效率(%) 73.3 55.1 43.5鍍層外觀 鏡亮 鏡亮 鏡亮實施例18鍍液組成工業(yè)用氧化鋅8克/升，工業(yè)用氫氧化鈉120克/升，用20升瓷槽或塑料槽配制鍍液18升，以鎳板為陽極，鐵板為陰極，用0.1安培/平方分米(總電流0.6安培)通電處理24小時，然后添加鎳配合物11.4毫升/升，溶液中鋅/鎳重量比為6.7，胡椒醛0.3克/升，ZN-11添加劑0.5毫升/升，溫度28℃，用鎳板或鋅板作陽極，用長160毫米ψ＝20×2(毫米)的鐵管作陰極，以2.8安培電流電鍍40分鐘，結(jié)果鐵管外部鋅鎳合金鍍層呈全光亮，其鎳含量13%，鐵管內(nèi)部兩端深鍍16毫米。
實施例19鍍液組成同實施例18，用長160毫米ψ＝20×2(毫米)的鐵管作陰極，以純鋅或純鎳板作陽極，同時鐵管內(nèi)插入鐵線作輔助陽極，在28℃以2.8安培電流電鍍50分鐘，結(jié)果鐵管內(nèi)外均鍍上光亮的鋅鎳合金鍍層，其鎳含量13%。
實施例20-25用工廠連續(xù)生產(chǎn)三年的鋅酸鹽鍍鋅液按本發(fā)明直接轉(zhuǎn)化為光亮鋅鎳合金鍍液。鋅酸鹽鍍鋅液組成氧化鋅5.7克/升，氫氧化鈉96克/升，DE(工廠通用添加劑，由二甲胺基丙烷和環(huán)氧氯丙烷按摩爾比1∶1在溫度(90℃條件下反應(yīng)的產(chǎn)物)5毫升/升，香蘭素0.2克/升，EDTA二鈉0.1克/升。取上述鍍液2升置于2.2升塑料槽中，添加鎳配合物9.4毫升/升，鋅/鎳重量比為5.8，茴香醛0.2克/升，ZN-11添加劑0.5毫升/升，用純鋅或純鎳板作陽極，以2.5平方厘米鐵片作陰極，在28℃以不同電流密度進行電鍍，結(jié)果如下實施例 20 21 22 23 24 25電流密度(A/dm2) 0.2 1 2 4 6 8鍍層含鎳量(Wt.%) 11.5 12.9 13.8 13.8 14.2 14.5電流效率(%) 53.6 46.2 41.5 36.7 29.2 19.8鍍層外觀 光亮 光亮 光亮 光亮 光亮 光亮
權(quán)利要求
1.一種堿性電鍍光亮鋅鎳合金的方法，所說的方法要在一種含氧化鋅(ZnO)，氫氧化鈉(NaOH)與一種芳香醛的鍍液中進行，所說的芳香醛可以選用胡椒醛或茴香醛；本發(fā)明的特征是所說的鍍液還含有一種鎳配合物和一種命名為ZN-11添加劑，所說的鎳配合物是硫酸鎳(NiSO4·6H2O)與四乙烯五胺[NH2(CH2CH2NH)3CH2CH2NH2]反應(yīng)后生成的絡(luò)合物水溶液，每升這樣的配合液中，硫酸鎳與四乙烯五胺的量分別是375克和500克，所說的ZN-11添加劑是在咪唑與環(huán)氧氯丙烷按摩爾比為1∶1，于60～70℃條件下合成的產(chǎn)物中添加四乙烯五胺，添加的四乙烯五胺與咪唑的摩爾比為2∶1，然后再與環(huán)氧氯丙烷按與咪唑摩爾比為2∶1，于60～70℃下進一步反應(yīng)后的產(chǎn)物；所說的鍍液中，氧化鋅的濃度是4～10克/升，氫氧化鈉濃度是90～120克/升，芳香醛濃度是0.2～0.4克/升，鎳配合物2～30毫升/升，ZN-11添加劑0.3～4毫升/升，鍍液中鋅/鎳重量比為3～10，以純鋅和純鎳輪流作陽極，或以面積比為3～5的鎳板與鋅板混合作陽極，在電流密度為0.2～10安培/平方分米，溫度為15～65℃的條件下進行電鍍。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所說的方法，其特征是所說的氧化鋅的濃度為6～8克/升。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所說的方法，其特征是所說的氫氧化鈉濃度是90～110克/升。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所說的方法，其特征是所說的鋅鎳重量比是6～8。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所說的方法，其特征是所說的電流密度是0.5～4安培。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所說的方法，其特征是所說的電鍍溫度為25～35℃。
全文摘要
本發(fā)明是一種堿性電鍍光亮鋅鎳合金的方法，鍍液中除了含有氧化鋅、氫氧化鈉、芳香醛外，還含有鎳與四乙烯五胺的配合物，以及一種由咪唑、環(huán)氧氯丙烷和四乙烯五胺分步反應(yīng)的產(chǎn)物作添加劑，以純鋅或純鎳輪流作陽極，調(diào)節(jié)一定的電流密度和鍍液溫度，可以在導(dǎo)電基體上沉積出含鎳量為6％～25％的鏡亮-光亮鋅鎳合金鍍層。鍍層中的含鎳量可通過鍍液中鋅/鎳重量比來控制。按本發(fā)明可直接把鋅酸鹽鍍鋅液轉(zhuǎn)化為光亮鋅鎳合金鍍液。
文檔編號C25D3/56GK1094765SQ9410081
公開日1994年11月9日 申請日期1994年1月24日 優(yōu)先權(quán)日1994年1月24日
發(fā)明者蔡加勒, 周紹民 申請人:廈門大學(xué)