氯化钾镀锌水溶性光亮剂的研制与应用

http://www.pf.hc360.com2016年03月28日10:15 来源:吉和昌T|T

    慧聪表面处理网讯:1、前言

    氯化钾镀锌添加剂从第一代的苄叉丙酮加载体组合,到第二代的邻氯苯甲醛加非离子表面活性剂组合,再发展到第三代的苄叉丙酮与邻氯苯甲醛合用加高温载体组合,正向着环境友好和资源节约的第四代产品组合发展。

    第四代氯化钾镀锌光亮剂在原有第三代光亮剂优点的基础上,从改变操作人员的工作环境,减少环境污染出发,提高镀层分散能力及耐蚀性方面,着手研发创新。我们根据国内外氯化钾镀锌光亮剂的发展趋势及市场对电镀加工产品提出的更高的要求出发,集众家之长,经过多年的研究,反复实验改进,在研发氯化钾镀锌水溶性光亮剂方面取得了重大突破。

    氯化钾水溶性镀锌光亮剂的显著特点是:光亮剂是完全水溶性的,无刺激性气味,只在辅助剂中含少量的载体光亮剂及其他辅助光亮剂,在10℃-50℃范围内能连续生产,镀层脆性低,延展性非常好,易钝化,镀层可超过20um。槽液中有机物含量大幅减少,降低废水处理难度及成本。

    氯化钾镀锌添加剂组成包括主光亮剂、载体光亮剂、辅助光亮剂三大类。主光剂的主要作用是出光、整平,增加光亮度。载体光亮剂的主要作用是提高镀液的阴极极化,扩大光亮电流密度范围,并且有细化镀层结晶及良好的整平,同时兼顾溶解主光亮剂的作用。辅助光亮剂主要作用是协同增加阴极极化,扩大阴极电流密度范围,增加低区走位与光亮度,预防高区烧焦等。

    普通的主光亮剂多采用苄叉丙酮与邻氯苯甲醛,需要大量的非离子表面活性剂、载体及醇类溶剂进行溶解方能使用。而氯化钾水溶性镀锌光亮剂则采用水溶性多醛多酮类衍生缩合物做为光亮剂。辅助剂在载体方面,主要选用脂肪醇聚氧乙烯醚与萘酚聚氧乙烯醚经过磺化后得到的低泡的高温载体,组合使用,协同效果良好,使镀液的操作温度范围宽,镀层结晶细腻,光亮。辅助光亮剂主要选用烟酸、肉桂酸、苯甲酸钠等。

    2、氯化钾水溶性光亮剂的组成原理

    氯化钾水溶性镀锌光亮剂体系中的载体光亮剂主要选用我公司的最好的高温载体OCT-5、OCT-15及低泡表面活性剂OCT-14联合使用;OCT-15是目前市面上应用在氯化钾镀锌中结构最好的载体,它具有浊点高,结晶细腻,协同效果好等特点,OCT-14具有良好的分散能力。主光亮剂主要选用水溶性的多醛多酮类衍生缩合物,出光快、整平好,镀层结晶细腻;辅助光亮剂主要选用烟酸、肉桂酸、磺酸盐等,协同增加阴极极化,扩大阴极电流密度范围,增加低区走位及亮度,消除高区条纹、雾状、细化高区镀层结晶。

    3、氯化钾水溶性光亮剂的操作电镀液组成及工艺条件与传统氯化钾镀锌工艺的对比   

表1两种光亮剂镀液组成及工艺条件对比

表1两种光亮剂镀液组成及工艺条件对比

    与传统的氯化钾镀锌所需要的条件对比,水溶性添加剂的操作范围更宽一些,开缸与补加量一致,完全可以替代传统的添加剂

    4、镀锌层外观与分散能力、深度能力、

    4.1镀锌层外观

    取ZnCl270g/L;KCl225g/L;HBO328g/L;PH值5.5;加入辅助剂30ml/L,主光剂1ml/L;在温度为30℃;Dk=1A/dm2;5min,250ml赫尔槽试片,全片近似镜面光亮镀锌层,经稀硝酸出光后,在我公司24小时的三价铬蓝白钝化剂CR-B1N中钝化后,得到全片镜面蓝白色钝化膜;在三价铬彩色钝化剂CR-C6N中钝化后,得到全片镜面色泽鲜亮的彩虹色钝化膜层,在本实验中,总电流从0.2A-2.0A,的5min,250ml赫尔槽试片中,都可得到光亮的镀层。

    以下是氯化钾镀锌水溶性光亮剂在实际生产中的图片

氯化钾镀锌水溶性光亮剂在实际生产中的图片

氯化钾镀锌水溶性光亮剂在实际生产中的图片

氯化钾水溶性镀锌光亮剂适用任何厂家的钝化剂

氯化钾水溶性镀锌光亮剂适用任何厂家的钝化剂

    从上图可以看出,氯化钾水溶性镀锌光亮剂适用任何厂家的钝化剂,且适用于各类颜色的钝化,不存在脱膜,颜色不均匀等现象。

水溶性光亮剂与传统光亮剂的盐雾对比实验

水溶性光亮剂与传统光亮剂的盐雾对比实验

    左边为传统光亮剂,右边为水溶性光亮剂,用国内某厂家的同一款三价铬蓝白钝化剂在同等条件下进行中性盐雾实验,效果明显好于传统光亮剂。

氯化钾水溶性光亮剂与国内某厂家的无氰碱锌光亮剂盐雾对比实验

氯化钾水溶性光亮剂与国内某厂家的无氰碱锌光亮剂盐雾对比实验

    左边为无氰碱锌光亮剂,右边为氯化钾水溶性光亮剂,用同一款三价铬蓝白钝化剂在同等条件下进行中性盐雾实验,效果明显好与无氰碱锌光亮剂。

    综上所述,氯化钾水溶性光亮剂不仅钝化适用范围广,适合各种钝化种类,并且在耐腐蚀性方面好于传统氯化钾镀锌光亮剂,耐腐蚀性好于一般市面上无氰碱锌光亮剂。氯化钾水溶性光亮剂可以完全取代传统的氯化钾镀锌光亮剂,并且能够取代对电镀要求不太高的无氰碱锌光亮剂。

    4.2镀锌层分散能力

    采用霍尔槽样板法测溶液的分散能力;在上述赫尔槽实验中,总电流为1A,室温(25℃)情况下,电镀5min,10min,15min,20min,电镀完成后,将试片按10mm一格分成十格,左右各距离边缘10mm,上下距离相等,用KJ-4000J型电脑库仑测厚仪测镀层厚度,距离阳极取方格中心部位的厚度C1,C2,……,Cn,用下面的公式计算分散能力

    Tn=Cn/C1×100%,

    式中Tn-n为方格的分散能力;

    Cn-n为方格中心部位的镀层厚度;

计算分散能力公式

计算分散能力公式

    C1-1号方格中心部位的镀层弧度;

    该方法测得的分散能力在0-100%之间,数值越大表示分散能力越好。

    表2三种光亮剂的分散能力对比

三种光亮剂的分散能力对比

三种光亮剂的分散能力对比

    从上表可以看出氯化钾镀锌水溶性添加剂的分散能力明显好于传统的氯化钾镀锌添加剂。

    4.3耐盐性与浊点

    ①当氯化锌在70g/L时,将氯化钾的含量提高至260g/L,进行赫尔槽实验连续电镀数片,溶液仍然澄清透明,无浑浊现象,无光亮剂及载体析出,由此可看出水溶性氯化钾镀锌光亮剂耐盐性极好。

    ②用上述溶液加热至85℃,才出现溶液浑浊。

    4.4光亮剂与废水COD值的测定对比

    表3两种光亮剂中COD值的对比

    从上表可以看出氯化钾水溶性光亮剂的COD值仅仅只是传统光亮剂的一半,两者辅助剂的成分类似,COD值不予考虑,根据现场添加的习惯来推断传统光亮剂的添加习惯是1:1-3,而水溶性的光亮剂的添加习惯为1:1-1.5,废水排放的COD值水溶性光亮剂至少比传统光亮剂减少四分之一到二分之一。

    5、氯化钾镀锌水溶性光亮剂的应用

    氯化钾镀锌水溶性光亮剂在新配制的镀液中,效果与传统的光亮剂完全相同,应用到传统的光亮剂补加中完全可以,完全可以与传统的光亮剂兼容,在此建议镀液及添加需要做如下调整:

    ①转传统的光亮剂时需要把氯化锌的含量适当提高,最好在55g/L以上,不要超过80g/L.

    ②PH值调整到5.4-6.0之间为最佳,不要超过6.2,否则高电流密度区镀层粗糙,容易产生针孔和麻点。

    ③光亮剂的消耗量比传统光亮剂的消耗量略大,后期添加比例保持在光亮剂:辅助剂=1:1或1:1.5之间,具体添加量根据实际情况做霍尔槽实验确定为最佳。

    镀液配制请注意:氯化钾最好选用精制的电镀级或分析纯的氯化钾;氯化锌质量一般都比较差,含有较多的金属杂质,请先将其溶解后用锌粉处理,每升1.5g/L锌粉,剧烈搅拌半小时,静止两小时过滤到槽中。硼酸用热水溶解后加入槽中。生产前先做赫霍尔槽实验,确认原料没有什么大问题后,再配制大槽进行生产。然后按需要添加水溶性氯化钾镀锌添加剂。

    6、结论

    氯化钾镀锌水溶性光亮剂除具有一般氯化钾镀锌光亮剂已经拥有的特点外,还有如下特点:

    ①低泡,光亮剂无刺激性气味,分散性能好。

    ②光亮剂为水溶性的,可降低COD值50%。

    ③镀锌层的应力低,结合力良好,延展性好,适合镀后加工。

    ④可以取代对电镀要求不高的无氰碱锌工艺,提高生产效率,降低电能消耗。

责任编辑:叶丹

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