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胡如南
北京航空航天大学教授,中表镀老专家委员会委员。

酸性镀锌光亮剂的配制

http://www.pf.hc360.com2012年11月29日09:27 来源:中国的电镀网T|T

    慧聪表面处理网

    1前言

    酸性镀锌包括氯化钾镀锌、氯化钠镀锌、铵盐镀锌、硫酸盐镀锌等。其所用光亮剂均为组合型光亮剂,而且组成成分基本相同,在某些情况下,甚至可以通用。当然,硫酸盐镀锌工艺由于盐浓度较高,所以光亮剂的耐盐性要求较高。现就几种镀锌工艺光亮剂组成、含量、特点等予以介绍,并推荐相应的参考配方。

    2酸性镀锌光亮剂组成成分

    市售酸性镀锌光亮剂的配方是保密的,各自配方虽不尽相同,但大同小异,一般均含有以下基本成分:

    2.1主光亮剂

    大多是酮类、饱和或不饱和芳香醛、杂环醛。如苄叉丙酮、邻氯苯甲醛、对氯苄叉丙酮、洋茉莉醛、茴香醛等。以上几种可以使用其中一种,也可以几种一起使用。一般来讲,几种同时使用时,若搭配恰当,效果较好。

    主光亮剂能发挥显著的光亮作用和整平作用,在镀液中的含量约为0.2~0.5g/L。含量过低,光亮或整平性不足。含量过高,镀层产生条纹并发脆。

    2.1.1苄叉丙酮

    苄叉丙酮是目前应用最广泛的主光亮剂原材料,能显著提高镀层光亮度和整平性。苄叉丙酮是淡黄色结晶体,有特殊气味,不溶于水,易溶于酒精,对皮肤有刺激性。检验其纯度的方法是,将它溶解在酒清中,溶解后酒精应澄清、透明、底部无沉淀。

    苄叉丙酮不溶于水,必须靠表面活性剂增溶,才能使其均匀分散到镀液中,有效地发挥光亮作用。苄叉丙酮溶解性不好,当冬季气温较低时,易从光亮剂中析出,可以加入过量酒清。如将其磺化,也可增加自身水溶性。水溶性苄叉丙酮是苄叉丙酮与酒精、对甲苯磺酸钠等材料加热混和溶解的液体。

    2.1.2邻氯苯甲醛

    邻氯苯甲醛是近年来才开始应用于镀锌光亮剂的,与苄叉丙酮搭配使用效果较好。该产品的优势是:镀层光亮度高、出光速度快。缺陷是易氧化成邻氯苯甲酸,使镀锌溶液不稳定。所以,必须采用特定方式加入,以防止氧化。邻氯苯甲醛低毒,属危险品,易燃、易爆,也使其使用受到限制。

    2.1.3对氯苄叉丙酮

    对氯苄叉丙酮应用效果较好,但价格较贵,其典型合成工艺如下:在装有回流冷凝管的三口烧瓶中按对氯苯甲醛∶丙酮=1∶3(摩尔比)的比例投料,搅拌溶解均匀后加入20%的水,再缓慢滴加浓度为10%氢氧化钠溶液5%。控制温度在25~31℃之间,加完后,搅拌1h,再用浓度为5%的盐酸溶液中和过量的氢氧化钠,使pH值达到6~7。升温至60~70℃,并搅拌15min后冷却,静止1h,用分液漏斗分出下层油状物,上层水相用20mL甲苯萃取两次,萃取液和油状物合并,用无水Na2SO4脱水、减液、蒸馏即得成品。外观为黄色晶体。

    214聚乙二醇

    聚乙二醇是非离子型表面活性剂,分子量在4000~6000,黄色蜡状固体,溶于热水,有一定粘度,在电镀过程中可提高阴极极化和镀液分散能力,是铵盐镀锌良好的光亮剂,添加量应控制在1~2g/L左右。过多则造成镀层中夹杂和增加镀层脆性,以及钝化膜变色等不良后果。

    2.1.5硫脲

    硫脲是酸性镀锌中良好的光亮剂。由于硫脲还能起到掩蔽少量铜、铅等金属杂质的作用,所以又是镀液中重金属杂质的净化剂。

    2.1.6芳香醛

    芳香醛是指胡椒醛、香草醛和茴香醛,可以作为酸性镀锌的有效主光亮剂。

    以胡椒醛为例。胡椒醛作光亮剂时,不能直接加入镀液中,必须先进行化学处理以增强水溶性。取5份重亚硫酸钠用少量热水将其溶解成过饱和溶液,将1份胡椒醛用酒精溶解后加入饱和的重亚硫酸钠溶液中,不断搅拌,调成乳状,最后用10倍的热水稀释才可使用。

    2.2载体光亮剂

    载体光亮剂主要作用有三:①溶解主光亮剂,使其均匀分散到镀液中,起到光亮作用;②增大阴极极化,起辅助光亮剂作用;③降低溶液表面张力,对阴极表面起润湿作用。

    载体光亮剂一般选用大分子量的表面活性剂,例如烷基酚聚氧乙烯醚、烷基醇聚氧乙烯醚、烷基胺聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚以及其它的非离子表面活性剂。它们的突出缺陷是浊点低、镀液不稳定,不能适应高温电镀的需要。经过对非离子表面活性剂的改进,合成了新型高温载体。目前商品化的高温载体多为表面活性剂的酯化产物或磺化产物等。如平平加0-15加OP-21硫酸酯钠盐等。当然,对烷基酚聚氧乙烯醚和脂肪醇聚氧乙烯醚等表面活性剂的选择及合成工艺等均影响载体质量。

    配制酸性镀锌光亮剂,可以选用单一品种的载体,商品高温载体和烷基酚聚氧乙烯醚等非离子表面活性剂等混用,效果更好。

    2.3辅助光亮剂

    辅助光亮剂与主光亮剂配合使用,能扩大光亮电流密度范围,特别是低电流区镀层光亮范围,提高镀液的分数能力和覆盖能力,增加极化度。此外,有些辅助光亮剂能减少主光亮剂的消耗及其在镀层中的夹杂,使组合光亮剂长效低耗。还有一些辅助光亮剂能增加镀层柔软性。

    可用作辅助光亮剂的材料较多,最常用的是苯甲酸钠和扩散剂NNO。苯甲酸钠是白色颗粒,易溶于水。

    扩散剂NNO即亚甲基二萘磺酸钠,是粉末状固体,易溶于热水。市售扩散剂NNO牌号众多,质量参差不齐。不少牌号纯度低,杂质含量高,不能用于配制酸性镀锌光亮剂,应注意选择使用。

    近来市场上出现无色透明的酸性镀锌光亮剂。此类型光亮剂没有加扩散剂NNO,而改用十二烷基苯磺酸钠代替。

    除以上两种常用辅助光亮剂材料以外,另外还有一些材料可供选用,这些材料用量虽少,但效果明显。现根据我们所掌握信息,列举出以下材料供参考选用:①糖精,可提高镀件出槽后白亮效果。②烟酸,又称烟酰胺,可提高低电流区光亮度。③苯骈三氮唑,可有效防止镀层变色。④十二烷基苯磺酸钠,可提高镀液分散能力。⑤二苯醚,使镀层外观泛光。⑥肉桂酸,增加镀层柔软性。⑦2-巯基苯骈咪唑,可减少主光剂用量。⑧酒石酸钾钠,可除杂质且有走位作用。⑨谷氨酸钠,⑩甘氨酸。另有一种极有应用前景的是甲壳胺。

    以上材料在光亮剂中添加量很少,不能过量。若过量,镀层易变色。

    2.4溶剂

    由于苄叉丙酮在载体光亮剂中的溶解不稳定,尤其是在冬季,气温较低,苄叉丙酮极易从光亮剂中析出,这时就需在光亮剂中加入溶剂,增强苄叉丙酮的溶解,抑制苄叉丙酮的析出。最常用的是酒精,可根据实际需要确定加入量。3酸性镀锌光亮剂配方

    3.1酸性镀锌光亮剂的主要成分

1

    4有关说明

    ①氯化物镀锌光亮剂中,配方1和配方2的主要区别在于前者苄叉丙酮含量低,后者苄叉丙酮含量高,相应载体含量低。在镀液中苄叉丙酮较载体来说,消耗速度快一些。这是为保证苄叉丙酮和载体的配套协调性而设计的。

    ②光亮剂中苄叉丙酮含量应尽可能高一些,有助于提高光亮剂出光速度。

    ③在冬季气温较低,镀液温度低,电流密度小,所以消耗苄叉丙酮少,可将光亮剂中苄叉丙酮含量适当降低。

责任编辑:曹孟欣

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