山西财经大学华商-诚信教育

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8
・
　　
Nov.2006
　　　
Ele ctroplating&PollutionControl
　　　　　　　
Vol.26N o.6
浅谈碱性锌酸盐镀锌光亮剂
ABriefDiscussiononBrightene rsforZincateZincPlating
周长虹
,
　陈　松　
(< br>武汉风帆电镀技术有限公司
,
湖北武汉
430015
)
ZHO UChang
2
hong,CHENSong
(
WuhanFengfanE lectroplatingTechnologyCo.,Ltd.,Wuhan430015,China< br>)
摘要
:
　简要介绍了碱性锌酸盐镀锌光亮剂中常用的载体光亮剂、主光亮剂及 辅助光亮剂的基本性能
,
以及碱性镀锌光亮剂
的配制原理及操作工艺。介绍了从镀层外 观、深镀能力及分散能力等方面判别碱性锌酸盐镀锌光亮剂性能的方法。
关键词
:
　镀 锌
;
光亮剂
;
合成
Abstract:
　
Thef undamentalpropertiesofthecarrier,mainandauxiliaryb rightenerscommonlyadoptedinthebrightenersforalkali nezincate
zincplatingarepresented,hodsforjudgin gthepropertiesofthe
brightenersforalkalinezinca tezincplatingfromcoatingappearance,throwingpower,c overingpower,cussed.
Keywords:
　
zincplat ing;brighteners;synthesis
中图分类号
:TQ153
　　 　　　文献标识码
:A
　　　　　文章编号
:1000
2
4742< br>(
2006
)
06
2
0008
2
03
0
　前言
碱性锌酸盐镀锌工艺具有镀液组成简单、结晶
细致、镀层易于钝化、镀层的 彩色钝化膜不易变色以
及电镀废水处理简单等优点。近年来经广大电镀同
仁不懈努力
,
该工艺各项性能有了长足的进步
,
并不
断扩大其应用领域。尤其是近年来各种 新型碱性锌
酸盐光亮剂的问世
,
使该工艺的深镀能力及均镀能
力及镀层光亮度
,
均比氰化物镀锌和老的碱性锌酸
盐镀锌工艺有了更大提高。
醛、酮类化合物 以及氯化苄与吡啶羧酸的加成物或
烟酸与氯化苄加成的季胺盐
具有较好的光亮作用。
其 它的辅助光亮剂与载体光亮剂及主光亮剂的
配合使用
,
可发挥协同作用
,扩大电镀的光亮电流密
度范围
;
有些还有润湿和抗杂作用
,
可明 显改善镀层
性能
,
减少金属杂质的影响
,
减少镀锌光亮剂的消耗量或开缸量。如为了进一步改善镀液的深镀能力
,
聚乙烯亚胺的季胺化合物就有良好效果< br>;
某些含氮
杂环化合物可明显提高碱性锌酸盐镀锌的分散能
力
,
使其分散能力优于氰化物镀锌。辅助光亮剂在
现代碱性锌酸盐镀锌光亮剂中起着重要作用。
可 作为主光亮剂和辅助光亮剂的物质有
:ZB
2
80
、
WB
、
BPC
(
48%
)
、
BPC
(
32%)
、
GG
32
、
G
35
、
PEI2
PS
、
30
、
PUB
、
PEI
2< br>B2
、
PEI
2
PJ
、
HAA
、
M AA
、
HD
2
35
、
IDT
、
ANA、
IZE
、
TDMG
等。还有许多可在碱性锌酸盐镀锌中应
[1 ]
。此类反应产物在强
碱性镀液中比较稳定
,
可使镀层结晶进一步细化并1
　碱性锌酸盐镀锌光亮剂
碱性锌酸盐镀锌的关键是选用合适的光亮剂
,
用于该工艺的光亮剂大致可分为载体光亮剂、主光
亮剂及其他的辅助光亮剂。
1.1
　 载体光亮剂
载体光亮剂大多数含有一种或几种有机胺、醇
胺、含氮杂环化合物与醇及卤代烷反应 而生成的大
分子化合物。例如氨、一甲胺、二甲胺、二甲胺基丙
胺、乙二胺、甲醛、糠醛、吡啶 、烟酸、乙醇胺、哌嗪、吡
唑、多乙烯多胺、咪唑等与环氧氯丙烷或环氧丙烷反
应生成的大分子 化合物。现在国内外很多较新型的
光亮剂也可以用聚胺砜类
,
以及含有特殊官能团的< br>聚胺类化合物作载体光亮剂
,
此类化合物具有光亮
范围宽、均镀能力和深镀能力 好等优点。最常用的
载体光亮剂有
DPE
类、
DE
类、
PA S
、
IME
、
MOME
等。
1.2
　主光亮剂及辅 助光亮剂
主光亮剂大多采用可在锌电极上还原的有机
用的物质
,
如各种有机酸 盐、聚乙烯醇及改性物
,
很
多杂环化合物如巯基苯并三唑
,
某些酸铜 用中间体
,
某些镀镍中间体
,
某些橡胶助剂等。
1.3
　组 合的镀锌光亮剂
在碱性锌酸盐镀锌液中
,
大多选用有机胺与环
氧氯丙烷的缩合 产物作为载体光亮剂。这是因为碱
性锌酸盐镀液中锌的电极电位太负
,
表面电场太强< br>,
必须使介电常数较小的有机分子因受到排斥从电极
上脱附
,
而上述聚 胺型表面活性物质具有负电位特
性而被采用
[2]
,
载体光亮剂一般都具有这 些特性。
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2006
年
11
月　　　　　　　
　　　　　　电镀与环保
第
26
卷第
6
期
(
总第
152
期
)
　　
・
9
・
以
DPE
和
DE
或
PAS
为代表
,
在这类添加剂的
基础上
,
再加上某些主光亮剂和一些辅助光亮剂就
能获得全光亮、高韧性的碱性锌酸盐 镀锌层。但需
要注意的是
PAS
与大多数
DPE
和
DE类添加剂不兼
容
,
两者一般不能同时使用。广泛使用的
HT
低氰
光亮剂和
ZD
2
93
碱性锌酸盐镀锌光亮剂
,
主要 是由
DPE
2
3
和
ZB
2
80
以不同浓度 配比而成的。当然现在
使用的
DPE
和
DE
类添加剂
,并不一定是上世纪
70
年代的那些产品
,
仅就
DPE
2
3
而言
,
最早的是二甲胺
基丙胺、乙二胺与环氧氯丙烷在
5 0
℃左右合成的
,
同样是用上述三种物质有的是在≤
40
℃完成的缩 合
反应。目前
DPE
类添加剂合成方法很多
,
例如在
HT< br>和
ZD
2
93
中使用的
DPE
就是用咪唑、甲胺与环 氧
氯丙烷反应合成的
,
与此类似
WD
2
90A
中载 体光亮
剂也是由咪唑和甲胺与环氧氯丙烷的化合物
,
只不
过摩尔比和合成条件 有所不同。以上这类
DPE
2
3
的
性质更接近于
DE
类添加剂
,
可以看成
DE
类添加剂
的改进
;
而更 赋盛名的
ZB
2
80
光亮剂仍是烟酸与氯
[1]
化苄加成的 季胺盐
,
由于摩尔比与合成用的催化
剂及附加成分不同
,ZB
280
也有无色至红色之分。
若把
DPE
和
DE
等载体光 亮剂经过季胺化后
,
则更
具表面活性
,
不论是从光亮度、深镀能力和 分散能力
[3]
看都比未经季胺化的效果好。故把有机胺等与环
氧氯丙烷的缩合物再进 一步季胺化或酯化
,
其作为
载体光亮剂使用则效果会更好。
由于载体光亮剂的 合成和选用是研制碱性锌酸
盐镀锌光亮剂的一项至关重要的工作
,
对于未进行
季胺化反应的载体光亮剂可以通过加入事先合成的
[4]
辅助光亮剂季胺化产物来达到同样的目 的。另一
种方法可以通过咪唑和甲醛与环氧丙烷反应生成聚
合物。该物质系单体短链的环状化合 物
,
性能十分
稳定
,
在高温和电解下不易分解
,
各 项性能指标全面
优于
DPE
2
3;
或者咪唑和环氧氯丙烷先反应,
再用含
卤素有机酸进一步合成。此添加剂本身就是一种碱
性镀锌通用光亮剂,
既可以作载体光亮剂
,
也可以做
主光亮剂使用
,
在氰 化物镀锌和碱性锌酸盐镀锌中
均有较好的光亮效果。
把各种市售的载体光亮剂、主光亮剂和辅助 光
亮剂进行适当的组合就可以配制出性能良好的碱性
锌酸盐镀锌光亮剂或氰化物镀锌光亮剂。特 别要注
意的是载体光亮剂、主光亮剂、辅助光亮剂之间有很
多是不兼容的
,
有 时根本不能混合使用
;
有时将它们
分别加入到槽液中是可行的
,
但配 制成光亮剂则不
行
(
可能会浑浊
,
产生沉淀或复配在一起性能下降< br>等
)
。现在常把碱性锌酸盐镀锌添加剂分成几类
,
如
开缸剂、 光亮剂、走位剂等。
2
　碱性锌酸盐镀锌光亮剂基本性能的判别
2.1
　用霍 尔槽试验检验光亮剂基本性能
镀锌基础液
ZnO8
～
12g
Π
L,NaOH120
～
140
g
Π
L
。按工艺的中上限加 入各种光亮剂和添加剂
,
然
后进行霍尔槽实验。温度为
20
～
30
℃
,
无搅拌的状
态下电镀
,1A
、
5min
后
,
霍尔槽试片用质量分数为
0.5%
的
HNO
3
出光
,
全片应光泽均匀
,
无条纹、无漏
镀和灰暗区
;
若
1A
、
5min
的试片出光后低电流密度
区灰暗或条纹 明显
,
光泽不均匀
,
则应慎用该类光
亮剂。
然而
,
碱性锌酸盐镀锌霍尔槽试验与氯化钾镀
锌的有所不同。在氯化钾镀锌中
,1A
、
5min
的霍尔
槽试片往往比
1A
、
10min
的试片外观略差
;
而碱性
锌酸盐镀锌中某些性能不佳的光亮剂
,
其< br>1A
、
5min
的霍尔槽试片反而比
1A
、
10mi n
的试片好。此类光
亮剂在工业化大生产中往往会出现这样或那样的问
题
,< br>大大增加镀液的维护难度。性能良好的光亮剂
,
1A
、
10min的试片应比
1A
、
5min
的试片更好些
,
出
光后
,
全片光亮均匀
,
低电流密度区无灰暗
;
中、高电流密度区无发白
(
雾
)
,
无明显条纹等不良现象。因
此
,
对碱性锌酸盐镀锌光亮剂
,
至少要做
1A
、
10 min
的霍尔槽试验
,
以检验光亮剂的基本性能。
2.2
　耐温性能
光亮剂的耐温性能是愈高愈好
,
但如果高温生
产时需要开大电流
,< br>加大光亮剂的用量
,
才能保证足
够的光亮度的话
,
严格地讲< br>,
不能说明该光亮剂的耐
温性能好。推荐一个简单的辨别方法
,
就是与 氯化
钾镀锌槽液
,
在同等电流、温度等条件下作对比实
验。众所周知
,
氯化钾镀锌光亮剂
(
如氯锌一号添加
剂
)
在
40
～
50
℃条件下
,1A
、
5min
或
1A
、
10min
试片
出光后可全片光亮
,
低电流密度区基本无 暗区。故
可以钾盐镀锌判别耐温性的方法来判别碱性锌酸盐
镀锌光亮剂的耐温性能
,< br>氰化物镀锌也适用。
在试验时
,
两镀液在相同的体积、温度、电流密
度 和电镀时间条件下
,
首先在
40
℃下实验
,1A
、
5min
试片出光后
,
两者光泽度相差不大
,
全片光亮均匀、
无暗区
,
则表明该碱性镀锌光亮剂的耐温性能较好
,
足以满足正常的挂镀生 产
;
若此时
1A
、
5min
的试片
出光后
,
低电流密度区只有≤
1cm
的半光亮区
,
可
基本满足挂镀 生产的要求。若在
45
℃时
,
能保持与
氯化钾镀锌试片基本相同的表 面状况
,
则该碱性镀
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10
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Electroplating&PollutionContro l
　　　　　　　
Vol.26No.6
锌光亮剂的耐温性能优良
,
各项指标良好。
2.3
　分散能力和深镀能力
在无搅拌的条件下
,
以
2A
、
20min
进行霍尔槽
试验
,
用铁板作阳极
,
镀液温度控制在
20
～
30
℃
,
镀后试片水洗干净
,
不出光或钝化。利用霍氏尺选取
2
电流密度
8 .64
与
0.43A
Π
dm
处
(
霍尔槽试片距离高
电流密度区边缘
1.5cm
及距低电流密度区
1.5cm
[5]处
)
,
测定其厚度
,
计算高、低电流密度区的厚度
比。 较好的光亮剂其厚度比在
2.0
～
2.5
之间。若
厚度比低于
1.5,
则说明高、中电流密度区的电流效
率较低
,
可能会影响生产效率。 但
NaOH
含量、
Zn
含量、金属和有机杂质、光亮剂含量均会影响实验结果。
2+
种产品放在一起对比
,
碱性锌酸盐镀层略黄一点
,< br>达
不到氰化物镀锌和氯化钾镀锌层的外观色调水准。
(
2
)
与 氰化物镀锌或氯化钾镀锌相比
,
兰白钝
化时色调不同
,
氰化物镀锌层 兰白钝化膜均匀清亮
;
氯化钾镀锌层兰白钝化膜为艳丽的天蓝色
;
而碱性锌酸盐镀锌层兰白钝化膜往往偏暗
;
且不论是六价
铬钝化还是三价铬钝化
,
其兰白钝化膜的色调与人
们习惯的天蓝色色调仍有较大差距。
(
3
)
有些
(
大
)
零件在镀锌钝化后需要进行喷
塑
,< br>喷塑温度一般在
160
℃以上。目前只有氰化物
镀锌层的钝化膜喷塑后
,
其产品合格率保持在
98%
以上
(
此不合格品主要是指喷塑后起泡 件
)
;
而碱性
锌酸盐镀锌层根本达不到此合格率。即使在碱性锌
酸盐 镀锌后经
200
℃烘烤
1
～
2h,
把完全不起泡的工
件再进行喷塑处理
,
其起泡率仍过高。当然原因是
多方面的
,
但结 果达不到与氰化物镀锌相同的效果。
参考文献
:
[1]
　沈品华
,< br>宋长城
,
金　瑜
.JZ
2
04
高性能碱性无氰镀锌< br>[J].
电镀
3
　碱性镀锌溶液中杂质的控制
氢氧化钠最好选用精制的
,
工业级的要求纯白
无杂色
,
略带黄色或淡红色的氢氧化钠最好不用 。
#
锌阳极应选用高纯度的锌
,
一般为
0
锌锭
,< br>w
(
Zn
)
≥
99.99%
。低纯度的锌阳极杂质含 量较高
,
会使镀液发生故障。
氧化锌纯度为
99.99%,
其中w
(
Pb
)
≤
0.002%,
w
(
C d
)
≤
0.005%
。
实践表明
,
新型碱性锌酸盐 镀锌工艺不论其镀
液和镀层性能都已达到或超过氰化物镀锌。但绝大
多数碱性锌酸盐镀锌工艺在 以下几方面仍需提高与
完善
:
(
1
)
与氰化物镀锌或氯化钾 镀锌相比
,
碱性锌
酸盐镀锌层进行铬酸盐白钝化时
,
其白度略逊。几
与环保
,2005,25
(
5
)
:13.
[2]< br>　王云燕
.
碱性锌酸盐体系及锌铁合金电镀添加剂
[J].
电镀与涂< br>饰
,2001,20
(
3
)
:13.
[3]
　沈品华
,
屠振密
.
电镀锌及锌合金
[M].
机械工业出版 社
,2002:
59.
[4]
　方景礼
.
电镀添加剂总论< br>[C]
ΠΠ第二届全国青年电镀工作者会
议论文集
.
广州
:[
出版者不详
],2001:195.
[5]
　陈　亚
.
新型 碱性无氰镀锌工艺
[J].
电镀与环保
,2006,26
(
1
)
:
16.
收稿日期
:2006
2
06
2
06
上海容昆物资合作公司专营水叻　和镀锌三价铬钝化剂
新佳高级水溶性透明漆
(
浸、喷两用
)
三价铬彩色钝化已通过
72h
中性盐雾试验
　 　新佳“
1
型”水叻系浅白色半透明液体。在仿金、铜或黄铜等镀件上经浸渍“
1型”水叻
,
膜干后丰满度较高
,
硬度在
2H
以上
,
透明度、耐磨性、抗水性及抗氧化等性能均优良。
新佳“
3
型”水叻系乳 白色液体。镀锌兰白钝化及彩色钝化
(
干浸
)
专用。在水叻∶纯
水为
1
∶
2
情况下
,
可适用于仿金、黄铜、麻面镍、黑镍等镀件 上使用。新佳“
3
型”水叻已通过
72h
中性盐雾试验。黑色水叻有售。TCP
2
1
三价铬彩色钝化剂
,
色彩鲜艳
,
抗 蚀性好
,
环保产品。
TCP
2
2
三价铬白色钝化剂
,
色泽洁白
,
耐蚀性好
,
环保产品。
地址
:
上海市和田路
421
弄
5
号
(
闸北公园旁
)　电话Π传真
:56626863
　邮编
:200072
　
开户 银行
:
建行闸北共和办　帐号
:055711-
　
联系人
:
陈家葆　陈记南　宅电
:
(
021
)
66512957　手机
:
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