一种环保型无氰碱性镀锌电镀液及镀锌工艺

摘要

本发明涉及电镀技术领域，公开了一种环保型无氰碱性镀锌电镀液及镀锌工艺。该无氰碱性镀锌电镀液由以下组分构成：锌10~12？g/L，氢氧化钠130~145？g/L，51011调整剂25~30？ml/L，51012开缸剂6~8？ml/L，51015光亮剂1~3？ml/L，51016湿润剂0.1~0.3？ml/L；其中，所述的光亮剂由聚乙烯亚胺、咪唑丙氧基缩合物、氮杂环类衍生物、改性芳香醛类化合物、环氧氯丙烷和水制得。本发明提供的环保型无氰碱性镀锌电镀液及镀锌工艺不仅提高了镀锌层光亮度，厚度可达30微米无脆性，使得镀液分散能力和覆盖能力超过传统的碱性镀锌光亮剂。

说明书

技术领域

本发明涉及电镀技术领域，具体涉及一种环保型无氰碱性镀锌电镀液及镀锌工艺。

背景技术

在过去的很长一段时间里，因为氰化物镀液稳定性好，均镀能力强，镀层细致，耐蚀性好等原因，氰化物镀锌工艺被广泛采用。但是，由于氰化物镀锌过程中析氢严重，导致镀锌层具有很高的脆性，再加上氰化物镀锌溶液具有很高的毒性，废水处理困难，对大气和地下水污染严重，现在碱性镀锌和弱酸性镀锌工艺被逐渐开发并用于工业电镀来替代氰化物镀锌。相对应氰化物镀锌工艺，碱性镀锌工艺对环境的破坏力大大降低，但镀液的电流效率不高（约70%），大量氢的析出而产生的渗氢使金属基体发生“氢脆”的问题比较严重，加重了电镀锌后去氢的负担，碱性镀锌液中大量有机添加剂的采用使镀层的脆性增加，而且镀层越厚，脆性问题越严重。

再无氰碱性镀锌中加入光亮剂(单体、中间体以及它们的混合复配物)后，宏观上看镀层表面的光亮度、光洁度都有很大程度地提高，基本上也可以满足一般的需要；但从微观上看，镀层织构的晶粒比较粗糙、疏松，有的还有不太明显的气流疤痕或肿瘤状，而且高、低电流区的沉积层厚度之差也比较大，甚至有高区粗糙、低区漏镀之现象。这些缺陷固然与光亮剂的分散性能即业内人常讲的“走位性”有关，然而深入研究后发现，主要还是与光亮剂在镀液中不能充分地溶解、分散有关；并且，由此还致使光亮剂消耗量过大。

在碱性镀锌中，可作为主光剂的物质很多。除了常规的无机金属盐、有机盐及化合物之外，当今作为主光剂的中间体有苄基烟酸嗡盐、咪唑丙氧基缩合物、氯化六次甲基三季胺盐、二甲胺基丙胺和乙二胺与环氧氯丙烷的缩合物、水溶性阳离子季胺盐；还有季胺化聚乙烯咪唑、低分子量的聚乙烯亚胺、甲氧基苯甲醛等。这些中间体各自或组合起来均有一定的增光作用，但对镀层而言并不完善，在基础液中仅加入主光剂，尽管镀层的光亮度可大幅度地呈现，但由于其未能充分地溶入本体镀液中并均匀地吸附、润湿在金属/溶液界面，导致不可避免地在金属表面特别是高电流区出现气流、疤痕状，在低电流区甚至有雾色、漏镀现象。结晶晶粒较大，镀层厚度极不均匀，且脆性较大。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种环保型无氰碱性镀锌电镀液及镀锌工艺，不仅提高镀锌层光亮度，厚度可达30微米无脆性，镀液分散能力和覆盖能力超过传统的碱性镀锌电镀液，且绿色环保。

为了实现上述目的，本发明提供的一种环保型无氰碱性镀锌电镀液，所述无氰碱性镀锌电镀液由以下组分构成：

锌10~12g/L

氢氧化钠130~145g/L

调整剂25~30ml/L

开缸剂6~8ml/L

光亮剂1~3ml/L

湿润剂0.1~0.3ml/L

其中，所述的光亮剂由聚乙烯亚胺、咪唑丙氧基缩合物、氮杂环类衍生物、改性芳香醛类化合物、环氧氯丙烷和水制得。

进一步的，所述光亮剂中各组分含量按重量份数计：聚乙烯亚胺10~20份、咪唑丙氧基缩合物15~25份、氮杂环类衍生物25~35份、改性芳香醛类化合物13~23份、环氧氯丙烷70~80份、水400~500份。

更进一步的，所述光亮剂通过以下步骤制备：将聚乙烯亚胺、咪唑丙氧基缩合物、氮杂环类衍生物、改性芳香醛类化合物和水加入反应器中，升温至45℃；将环氧氯丙烷加入滴液漏斗中，缓慢滴入反应器中并搅拌反应，反应温度不超过45℃，滴加时间为3~5h；经过步骤S2滴加完成环氧氯丙烷后，将反应器的温度升高至80℃，搅拌反应6h，得到光亮剂。

更进一步的，所述的调整剂为葡萄糖酸钠；所述的开缸剂为多乙烯多胺与环氧氯丙烷加成物；所述的湿润剂为十二烷基硫酸钠。

一种环保型无氰碱性镀锌电镀液的镀锌工艺，工艺如下：

锌10~12g/L

氢氧化钠130~145g/L

调整剂25~30ml/L

开缸剂6~8ml/L

光亮剂1~3ml/L

湿润剂0.1~0.3ml/L

温度25~30℃

阴极电流密度2.0~3.5A/dm²

阳极电流密度1.0~2.0A/dm²

过滤连续

搅拌空气，阴极移动

其中，所述的光亮剂由聚乙烯亚胺、咪唑丙氧基缩合物、氮杂环类衍生物、改性芳香醛类化合物、环氧氯丙烷和水制得。

进一步的，所述工艺日后补充添加：光亮剂150~250ml/KAH、走位剂50~70ml/KAH、调整剂5L/25公斤氢氧化钠。

更进一步的，所述光亮剂通过以下步骤制备：将10~20份聚乙烯亚胺、15~25份咪唑丙氧基缩合物、25~35份氮杂环类衍生物、13~23份改性芳香醛类化合物和400~500份水加入反应器中，升温至45℃；将70~80份环氧氯丙烷加入滴液漏斗中，缓慢滴入反应器中并搅拌反应，反应温度不超过45℃，滴加时间为3~5h；经过步骤S2滴加完成环氧氯丙烷后，将反应器的温度升高至80℃，搅拌反应6h，得到光亮剂。

更进一步的，所述的调整剂为葡萄糖酸钠；所述的开缸剂为多乙烯多胺与环氧氯丙烷加成物；所述的湿润剂为为十二烷基硫酸钠；所述的走位剂为改性聚乙烯醇加成物。

本发明的有益效果：

1、本发明提供的一种环保型无氰碱性镀锌电镀液分散能力达84.12%，远高于国内同行业的59.4%~72.7%的分散能力，接近国外先进技术的86.04%的分散能力。

2、本发明提供的一种环保型无氰碱性镀锌电镀液，镀液性能较国内公司有大幅度提高，显著提高镀层表面光泽度和稳定性，虽较国外还尚有一定差距，但对于提升国内无氰碱性镀锌技术打破国外高科技技术垄断，无疑是具有极大的开拓性和积极性，具有广阔的市场前景。

3、本发明提供的一种环保型无氰碱性镀锌电镀液，可以获得全片镜面光亮的锌镀层，电流密度范围宽，可得到表面平整、抗变色性好、耐腐蚀耐磨性高。

4、本发明提供的一种环保型无氰碱性镀锌电镀液应用在镀锌工艺中，镀层结合力好，分散能力和覆盖能力佳，电镀废水处理更容易，维护简单，经济实用。

具体实施方式

以下对本发明的实施方式作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。

实施例1

本发明提供的一种环保型无氰碱性镀锌电镀液，所述无氰碱性镀锌电镀液由以下组分构成：

锌10g/L

氢氧化钠130g/L

调整剂25ml/L

开缸剂6ml/L

光亮剂1ml/L

湿润剂0.1ml/L

其中，所述光亮剂由下述方法制备：将10份聚乙烯亚胺、15份咪唑丙氧基缩合物、25份氮杂环类衍生物、13份改性芳香醛类化合物和400份水加入反应器中，升温至45℃；将70份环氧氯丙烷加入滴液漏斗中，缓慢滴入反应器中并搅拌反应，反应温度不超过45℃，滴加时间为3~5h；经过步骤S2滴加完成环氧氯丙烷后，将反应器的温度升高至80℃，搅拌反应6h，得到光亮剂。

所述的调整剂为葡萄糖酸钠；所述的开缸剂为多乙烯多胺与环氧氯丙烷加成物；所述的湿润剂为十二烷基硫酸钠。

实施例2

本发明提供的一种环保型无氰碱性镀锌电镀液，所述无氰碱性镀锌电镀液由以下组分构成：

锌11g/L

氢氧化钠140g/L

调整剂27ml/L

开缸剂7ml/L

光亮剂2ml/L

湿润剂0.2ml/L

其中，所述光亮剂由下述方法制备：将15份聚乙烯亚胺、20份咪唑丙氧基缩合物、30份氮杂环类衍生物、18份改性芳香醛类化合物和450份水加入反应器中，升温至45℃；将75份环氧氯丙烷加入滴液漏斗中，缓慢滴入反应器中并搅拌反应，反应温度不超过45℃，滴加时间为3~5h；经过步骤S2滴加完成环氧氯丙烷后，将反应器的温度升高至80℃，搅拌反应6h，得到光亮剂。

所述的调整剂为葡萄糖酸钠；所述的开缸剂多乙烯多胺与环氧氯丙烷加成物；所述的湿润剂为十二烷基硫酸钠。

实施例3

本发明提供的一种环保型无氰碱性镀锌电镀液，所述无氰碱性镀锌电镀液由以下组分构成：

锌12g/L

氢氧化钠145g/L

调整剂30ml/L

开缸剂8ml/L

光亮剂3ml/L

湿润剂0.3ml/L

其中，所述光亮剂由下述方法制备：将20份聚乙烯亚胺、25份咪唑丙氧基缩合物、35份氮杂环类衍生物、13~23份改性芳香醛类化合物和500份水加入反应器中，升温至45℃；将80份环氧氯丙烷加入滴液漏斗中，缓慢滴入反应器中并搅拌反应，反应温度不超过45℃，滴加时间为3~5h；经过步骤S2滴加完成环氧氯丙烷后，将反应器的温度升高至80℃，搅拌反应6h，得到环保型无氰碱性镀锌用光亮剂。

所述的调整剂为葡萄糖酸钠；所述的开缸剂为多乙烯多胺与环氧氯丙烷加成物；所述的湿润剂为十二烷基硫酸钠。

实施例4

本发明提供的一种环保型无氰碱性镀锌电镀液的镀锌工艺，工艺如下：

锌10g/L

氢氧化钠130g/L

调整剂25ml/L

开缸剂6ml/L

光亮剂1ml/L

湿润剂0.1ml/L

温度25℃

阴极电流密度2.0A/dm²

阳极电流密度1.0A/dm²

过滤连续

搅拌空气，阴极移动

其中，所述光亮剂由下述方法制备：将10份聚乙烯亚胺、15份咪唑丙氧基缩合物、25份氮杂环类衍生物、13份改性芳香醛类化合物和400份水加入反应器中，升温至45℃；将70份环氧氯丙烷加入滴液漏斗中，缓慢滴入反应器中并搅拌反应，反应温度不超过45℃，滴加时间为3~5h；经过步骤S2滴加完成环氧氯丙烷后，将反应器的温度升高至80℃，搅拌反应6h，得到光亮剂。

所述的调整剂为葡萄糖酸钠；所述的开缸剂为多乙烯多胺与环氧氯丙烷加成物；所述的湿润剂为十二烷基硫酸钠。

所述工艺日后补充添加：光亮剂150ml/KAH、走位剂50ml/KAH、调整剂5L/25公斤氢氧化钠，所述的走位剂为改性聚乙烯醇加成物。

实施例5

本发明提供的一种环保型无氰碱性镀锌电镀液的镀锌工艺，工艺如下：

锌11g/L

氢氧化钠140g/L

调整剂27ml/L

开缸剂7ml/L

光亮剂2ml/L

湿润剂0.2ml/L

温度27℃

阴极电流密度2.8A/dm²

阳极电流密度1.5A/dm²

过滤连续

搅拌空气，阴极移动

其中，所述光亮剂由下述方法制备：将15份聚乙烯亚胺、20份咪唑丙氧基缩合物、30份氮杂环类衍生物、18份改性芳香醛类化合物和450份水加入反应器中，升温至45℃；将75份环氧氯丙烷加入滴液漏斗中，缓慢滴入反应器中并搅拌反应，反应温度不超过45℃，滴加时间为3~5h；经过步骤S2滴加完成环氧氯丙烷后，将反应器的温度升高至80℃，搅拌反应6h，得到光亮剂。

所述的调整剂为葡萄糖酸钠；所述的开缸剂为多乙烯多胺与环氧氯丙烷加成物；所述的湿润剂为十二烷基硫酸钠。

所述工艺日后补充添加：光亮剂200ml/KAH、走位剂60ml/KAH、调整剂5L/25公斤氢氧化钠，所述的走位剂为改性聚乙烯醇加成物。

实施例6

本发明提供的一种环保型无氰碱性镀锌电镀液的镀锌工艺，工艺如下：

锌12g/L

氢氧化钠145g/L

调整剂30ml/L

开缸剂8ml/L

光亮剂3ml/L

湿润剂0.3ml/L

温度30℃

阴极电流密度3.5A/dm²

阳极电流密度2.0A/dm²

过滤连续

搅拌空气，阴极移动

其中，所述光亮剂由下述方法制备：将20份聚乙烯亚胺、25份咪唑丙氧基缩合物、35份氮杂环类衍生物、13~23份改性芳香醛类化合物和500份水加入反应器中，升温至45℃；将80份环氧氯丙烷加入滴液漏斗中，缓慢滴入反应器中并搅拌反应，反应温度不超过45℃，滴加时间为3~5h；经过步骤S2滴加完成环氧氯丙烷后，将反应器的温度升高至80℃，搅拌反应6h，得到环保型无氰碱性镀锌用光亮剂。

所述的调整剂为葡萄糖酸钠；所述的开缸剂为多乙烯多胺与环氧氯丙烷加成物；所述的湿润剂为十二烷基硫酸钠。

所述工艺日后补充添加：光亮剂250ml/KAH、走位剂70ml/KAH、调整剂5L/25公斤氢氧化钠，所述的走位剂为改性聚乙烯醇加成物。

将实施例1-3的环保型无氰碱性镀锌电镀液及镀锌工艺性能试验，结果如下：

通过上述性能试验表可知：本发明提供的一种环保型无氰碱性镀锌电镀液及镀锌工艺分散能力达84.12%，远高于国内同行业的59.4%~72.7%的分散能力，接近国外先进技术的86.04%的分散能力。采用本发明提供的一种环保型无氰碱性镀锌电镀液及镀锌工艺可以获得全片镜面光亮的锌镀层，电流密度范围宽，可得到表面平整、抗变色性好、耐腐蚀耐磨性高，镀层结合力好，分散能力和覆盖能力佳，电镀废水处理更容易，维护简单，经济实用。

本发明的有益效果：

1、本发明提供的一种环保型无氰碱性镀锌电镀液分散能力达84.12%，远高于国内同行业的59.4%~72.7%的分散能力，接近国外先进技术的86.04%的分散能力。

2、本发明提供的一种环保型无氰碱性镀锌电镀液，镀液性能较国内公司有大幅度提高，显著提高镀层表面光泽度和稳定性，虽较国外还尚有一定差距，但对于提升国内无氰碱性镀锌技术打破国外高科技技术垄断，无疑是具有极大的开拓性和积极性，具有广阔的市场前景。

3、本发明提供的一种环保型无氰碱性镀锌电镀液，可以获得全片镜面光亮的锌镀层，电流密度范围宽，可得到表面平整、抗变色性好、耐腐蚀耐磨性高。

4、本发明提供的一种环保型无氰碱性镀锌电镀液应用在镀锌工艺中，镀层结合力好，分散能力和覆盖能力佳，电镀废水处理更容易，维护简单，经济实用。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。