1.2.3 光亮剂的组成
(1) 主光亮剂
综合国内外硫酸盐镀锌光亮剂的文献报道,我们选用了含羰基官能团的化合物作主亮剂,其中芳酮与芳醛的效果极佳(如苄叉丙酮、氯甲醛等),但这类光亮剂难溶于水,必须使用载体光亮剂。
(2) 载体光亮剂
载体光亮剂一般选用脂醇中羟基上的活性氢与环氧乙烷的取代物,通过文献得知,以OP类、平平加O类的磺化产物为佳,如HW 型乳化剂、HTA型载体光亮剂等。
(3) 辅助光亮剂
芳磺酸有良好的水溶性,如邻甲苯磺酸、间苯磺酸、对苯磺酸和萘二磺酸系列对镀层均有一定的光泽效果,与主光亮荆有很好的协同作用,且能扩大电流密度范围,但都不能单独添加,否则会使工艺范围变窄;胺类化合物能显著增加镀层光亮度,如丙烯酰胺、苯二胺、苯丙胺等[9]。
1.2.4 影响光亮镀锌工艺的因素
(1) 主盐的影响
硫酸盐镀锌采用的主盐为硫酸锌,其在水中的溶解度大,导电性能好,一般不需加导电盐,镀液成分简单,配槽成本低,其霍尔槽试验结果如下:硫酸锌的含量控制在300~450g/L,小于300g/L,低电流区出现漏镀,高电流区易烧焦,沉积速度慢,生产效率低下;高于450g/L,镀液带出损失增加,生产成本增加[10]。
(2) 缓冲剂的影响
本工艺使用过程中,由于阳极电流效率高于阴极电流效率,镀液pH值有缓慢上升的趋势,为此添加硼酸作缓冲剂,以控制溶液pH值在工艺规范内;硼酸电离度小,当阴极上由于氢气的析出而使pH值上升时,硼酸发生电离供应氢离子,即 ,以保持镀液的酸度,硼酸的缓冲能力在2.5~5.0之间,镀液的工作pH值为2.5~4.0,经实验验证,硼酸对镀层质量影响不大,在25~40g/L均能起到很好的缓冲效果,超过40g/L,主要是受溶解度的限制。
(3) 光亮剂的影响
Lx一600A 型光亮剂是专门针对硫酸锌镀锌而研究设计的,分为A剂、B剂两组分。A剂在配槽时或大处理后使用,B剂用作平时的补加。Lx一600A型光亮剂由聚氧乙烯脂肪醇与焦亚硫酸钠等经反应后,再与芳香酮主光亮剂复配而成。其加入后,镀层的光亮度高。该光亮剂属于宽温型光亮剂,新配制的镀液在烧杯中加热至70℃不混浊,60 ℃下赫尔槽试片达到全光亮。其抗氧化能力强,耐高温,出光快,特别适合于滚镀连续大生产应用[11]。
(4) 温度的影响
温度的影响比较大,温度低于10℃,镀层光泽不理想,色泽不均匀;高于45℃ ,高电流区易烧焦,镀层结晶粗糙,光亮度变差,主要原因是光亮剂在温度比较高的情况下,容易结晶析出,夹杂在镀层中而使镀层变粗糙,因此本工艺温度宜控制在10~45℃。
(5) pH的影响
pH值对镀层的质量影响较大.pH值低于2.5时.镀层易产生条纹、起泡等现象,低电流区无光泽,主要是pH值过低时,阴极析氢剧烈,导致镀层结合力下降,低电流区镀不上;pH值高于4.0 镀层中易夹杂氢氧化物,导致高电流下易烧焦镀层结晶粗糙.光泽变差 因此镀液pH值控制在2.5~4.0为宜。pH值过高时,采用稀硫酸调节,过低时采用氨水调节。
(6) 阴极电流密度的影响
该工艺的电流密度范围较宽,为2~5A/ dm2 ,但受温度变化影响较大。气温低时,电流密度随之减小。气温高时(如夏季)电流密度增大1倍以上。使用时应选用偏大一点的电流,有助于提高均镀能力和生产效率[12]。
1.3 国内外镀锌光亮剂的研究状况
1.3.1 光亮剂的大致发展
从八十年代初期兴起的氯化钾镀锌工艺,到今天发展起来的锌基合金电镀,历经了艰难的过程。J.W .Hogg研究低碳钢丝的连续高速热浸锌方法; S.Martin研究镍、钴或铁的光亮锌合金,并获得专利权; J.C.Puippe研究了铜一锌一锡三元合金镀层的结构; A.v.Trubitsyn等人采用先镀铜后镀锌,然后在熔融盐浴中加热,使金属扩散, 在线材或其它延展性材料上镀黄铜的方法,获得美国专利权[13]。 B.D.W ilkinson和E.L.Childs用硼一氨基磺酸镀液在铀上镀锌层:获得良好的结合力;F.J.Morteiro 和D.H.Ross研究了以改进的锌酸盐合金对铝进行预处理的方法;W .P.C.Duyvesteyn和R.F.Hogsett获得电镀锌工艺的专利权;E.Groshart评述了锌的表面化学机理,提供镀锌层的电镀、机械镀和热浸镀方法;C.Angelo报导了廿年来无氰镀锌的工艺进展;M.Push-pamnam研究认为:合并添加钴和铬可以改善硫酸锌镀锌层;T.Venlkatesha等人测定出间硝基苯甲醛为光亮剂的酸性镀锌的最佳条件; R.K.Singh和T.J.0’ Keefe提出硫酸锌镀锌电解液周期伏安测定的筛选方法;J.McBreen和E.Gannon探讨了锌单晶沉积的动力学,认为外貌和晶体取向有关; M.Hiramatsu等人论述了锌-二氧化硅复合镀层的表面结构与聚合物的结合强度[14]; D.Crotty 论述了三种普通镀锌电解液中光亮剂对锌镀层的作用;S.M.Mayanna,F.Hanna 和H.Noguchi提出了一些新型酸性镀锌光亮剂;W .J.Willis获得碱性镀锌液专利权;T.R。Roberts 等人测定了快速镀锌层的组织结构;T.J.0’Keefe等研究了添加剂对钢上氯化物镀锌层的结构、结晶取向和极化行为的影响 ;C.Karwas 和T.Hepel研究了硼酸对锌一镍合电沉积的影响;S.Martin等人获得电镀锌、锌一镍、锌一钴、锌一铁合金电解液的专利权; 古贺孝昭论述了Sn-Zn、Zn—Ni、Zn-Fe、Zn-Co合金镀层的特性; Q 研究了镀锌电解液光亮剂对镀层耐蚀性的影响;Hanna.F.Bull研究了从加有专利光亮剂的低氰化物,锌酸盐和弱酸性槽中电沉积光亮锌的特性,并研制了深镀能力高的弱酸性槽,可以满意地取代广泛使用的氰化物槽;Loshkaryov Y.M.Bull研究了新近发现的聚四烷基胺盐(TAS)对于从碱性溶液中电沉积锌的影响后果;美国电化股份有限公司研制的光亮剂有BLECTRO-BRITE RP-10,NAZ-32 C,NCZ-46, NO.30,2#粉,14# 等品种。
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