CN102534699A - 一种含盲孔锌合金工件表面电镀溶液 - Google Patents

一种含盲孔锌合金工件表面电镀溶液 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种含盲孔锌合金工件表面电镀锌溶液，其具有极好的盲孔深镀性能，且能防止锌合金的腐蚀。所述电镀锌溶液的组分包含：ZnCl2、KCl、H3BO3、表面活性剂A、余量水。

Description

一种含盲孔锌合金工件表面电镀溶液
技术领域
本发明涉及一种电镀锌的溶液，具体涉及一种含盲孔锌合金工件表面电镀锌的溶液。
背景技术
由于锌合金价格便宜、熔点低，特别是压铸工艺性能好，已经得到广泛应用。锌合金压铸件外表灰白，表面有各种缺陷，如：灰渣、缩孔等，因此在未经表面处理的情况下，其使用性和装饰性非常差。常见的表面处理方法是电镀。
但是在实际应用中，有的锌合金工件含有小尺寸的盲孔。而由于盲孔小而较深，各种电镀溶液和喷雾均不易进去，镀液进去后又不易清洗，因此表面处理困难，在处理过程中需要较长时间，且不能取得较好的效果。电处理过程中经常采用添加一些润湿剂以增强其深镀能力，比如十二烷基苯磺酸钠。但是现有技术中所采用的润湿剂所能实现的深镀效果有限。
并且锌合金相对而言比较活泼，耐腐蚀性差(特别在酸性溶液中)，比如在电镀过程中，由于电镀时间较长，可能会导致锌的腐蚀。因此现有技术中经常采用添加一些缓蚀剂，预防锌合金的过腐蚀
专利申请号为200810120009.0的中国专利公开了一种含盲孔锌合金工件表面电镀锌的方法及其溶液，其特征在于采用的电镀锌溶液中含吖啶0.5～2g/l、琥珀酸二异辛酯磺酸钠0.05～0.2g/l，其通过以吖啶为缓蚀剂抑制腐蚀，琥珀酸二异辛酯磺酸钠为润湿剂实现盲孔内壁的深镀，能够在30mm的盲孔内壁进行镀锌。但是其对深度更深的盲孔却无法实现盲孔内壁全面的镀锌和腐蚀抑制。
但是在实际应用中，锌合金压铸件表面可经常含有深度超过30mm的盲孔，现有技术中还没有好的解决办法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种含盲孔锌合金工件表面电镀锌溶液，其具有极好的盲孔深镀性能，且能防止锌合金的腐蚀。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种含盲孔锌合金工件表面电镀锌的溶液，其特征在于电镀锌溶液的组分包含：
ZnCl2           40-50g/L；
KCl             150-160g/L；
H3BO3           20-22g/L；
表面活性剂A     0.25-0.3g/L
余量为水；
其中所述表面活性剂A为下式所示的化合物：
Figure BSA00000661874100021
所述的电镀锌溶液在电镀时将pH值调整为5.0～6.0，溶液温度保持在20～30℃，阴极电流密度为1～1.5A/dm2。把含盲孔锌合金工件经除油、清洗等预处理步骤后放入镀液中施镀。
所述的表面活性剂A为一种Gemini表面活性剂。Gemini表面活性剂是近年来出现的一种新型表面活性剂。它是将两个或者多个传统的单链表面活性剂通过连接基团在亲水头基或者靠近亲水头基处连接起来形成的单链表面活性剂的二聚体或者寡聚体。这种独特的结构使其具有很多优良的性能，如极高的表面活性，其临界胶束浓度比相应的单链表面活性剂低1-3个数量级；降低表面张力的效率更高；优良的发泡、乳化和润湿性能以及复杂的自组织行为。正是由于其具有如此优异的性能，其有可能促进电镀液的深镀能力。基于此点出发，申请人从众多的Gemini表面活性剂从中选择采用了本申请的表面活性剂A，将其用于含盲孔锌合金工件表面电镀锌的溶液，提高了其深镀能力，获得了预料不到的技术效果，能对深度超过30mm的盲孔的内壁全部镀锌。
所述表面活性剂A的制备方法为：
(1)月桂酰氯(中间产物1)的合成
在250mL的圆底烧瓶中加入100mL二氯亚砜(SOCl2)和40g月桂酸，磁力搅拌下升温至50℃，反应放热使二氯亚砜回流，待回流结束后(约40min)升温至90℃继续反应3h。停止反应，蒸馏除去未反应的二氯亚砜，减压蒸馏收集135～138℃(1.33kPa)之间的馏分，得无色液体38.48g，产率88.1％。
(2)N-苯基月桂酰胺(中间产物2)的合成
将一个250mL的三口烧瓶置于冰水浴中，磁力搅拌下加入4.66g新蒸的苯胺、12mL三乙胺和60mL干燥过的二氯甲烷，在氮气保护下向其中滴加17.5g月桂酰氯(1滴/s)，然后在常温下反应48h。停止反应，将产物倒入500mL分液漏斗中，用200mL水洗涤，水层用二氯甲烷洗涤两次。合并所有的有机层，再用饱和食盐水洗涤，有机层用无水硫酸钠干燥后用石油醚重结晶，得白色固体12.02g，产率87.4％.
(3)N-十二烷基苯胺(中间产物3)的合成
在一个500mL的三口烧瓶中加入150mL无水四氢呋喃，在氮气保护下将6gLiAlH4悬浮在四氢呋喃中.将22g N-苯基月桂酰胺溶于150mL无水四氢呋喃中，磁力搅拌下向LiAlH4悬浮夜中滴加N-苯基月桂酰胺的四氢呋喃溶液，滴加速度约为1滴/s.滴加完毕后升温至四氢呋喃回流，反应过夜。停止反应，将三口瓶置于冰浴中，剧烈搅拌下向其中缓慢滴加25g水，滴加完毕后继续搅拌反应1h。停止反应，滤去不溶物，滤液用无水硫酸钠干燥后经柱色谱分离(V乙酸乙酯∶V石油醚＝1∶10)得淡黄色固体19.07g，产率91.2％.
(4)中间产物4的合成
在一个500mL的三口烧瓶中放入150mL干燥过的二氯甲烷，加入19.07gN-十二烷基苯胺，搅拌使其溶解，再向其中加入6.14g 1，6-己二异氰酸酯，室温下搅拌反应10h.停止反应后减压除去溶剂，产物经柱色谱分离(V乙酸乙酯∶V石油醚＝1∶4)得淡黄色固体，再用乙醚重结晶得白色固体18.5g，产率73.2％.
(5)表面活性剂A的合成
在25mL的三口烧瓶中加入2g中间产物4，通入氮气作为保护气体，冰浴下滴加6g氯磺酸，滴加完毕后撤去冰浴，常温反应3h.停止反应后将产物倒入100mL碎冰中，待冰块融化后用1mol/L的NaOH水溶液调节溶液的pH值为7.将此水溶液蒸干后置于真空干燥箱中干燥过夜，得淡黄色固体.将此固体加入到150mL甲醇中，搅拌片刻后滤去不溶物，减压除去溶剂，产物经柱色谱分离(V甲醇∶V二氯甲烷＝1∶4)得白色固体，产率53.7％.
所述的电镀液中可进一步含有TX-10，以进一步增强电镀液的深镀能力，TX-10的含量优选为0.1-0.2g/L。
所述的电镀液中可进一步含有光亮剂等其它添加剂。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明通过控制表面活性剂的种类和含量，从而提高了电镀液的深镀能力。并通过表面活性剂之间的相互作用进一步提高了电镀液的深镀能力。含有上述表面活性剂的电镀液在深度为50mm甚至60mm的盲孔内依然能够电镀锌，并且采用上述表面活性剂不需要额外添加缓蚀剂，就可以对锌合金起到缓蚀的作用，即其同时起到了深镀和缓蚀的作用。并且获得的镀层完整、致密、结合力好。
具体实施方式
实施例1
采用具有不同盲孔深度的锌合金压铸件作为被镀工件，所述盲孔为圆形孔，其直径均为10mm，深度分别为30mm、40mm、50mm、60mm。
电镀工序为：除油、水洗、除锈、水洗、电镀镀锌、水洗、烘干、检测是否在盲孔内壁形成镀层。电镀液组成为：ZnCl2 45g/L；KCl 155g/L；H3BO3 21g/L；表面活性剂A0.28g/L，余量为水。溶液温度25℃，阴极电流密度1A/dm2，pH值＝5.5，电镀时间60min。所得的镀层致密性好、光泽性很好、且耐腐蚀性能也好。在30mm、40mm、50mm深度的盲孔全部内壁中均形成了镀层，但在60mm深度的盲孔的底部没有形成镀层
比较例1
采用具有不同盲孔深度的锌合金压铸件作为被镀工件，所述盲孔为圆形孔，其直径均为10mm，深度分别为30mm、40mm、50mm、60mm。
电镀液中不采用表面活性剂A，其他操作步骤和使用的溶液均与实施例1相同。在不同深度的盲孔的底部均没有形成镀层，所得的镀层致密性好、光泽性很好、且耐腐蚀性能也好。
比较例2
采用具有不同盲孔深度的锌合金压铸件作为被镀工件，所述盲孔为圆形孔，其直径均为10mm，深度分别为30mm、40mm、50mm、60mm。
采用专利申请号为200810120009.0的中国专利公开的方法电镀锌。具体为电镀锌溶液是：氯化锌70g/L，氯化钾200g/L，硼酸30g/L，吖啶2g/L，琥珀酸二异辛酯磺酸钠0.05g/L，光亮剂为杭州奥野科技实业有限公司提供ZINC ACK系列，其中光亮剂ACK-130ml/L、ACK-22ml/L，溶液温度30℃，阴极电流密度3A/dm2，pH值＝5.3，电镀时间50min。在30mm深度的盲孔全部内壁中均形成了镀层，但在40mm、50mm、60mm深度的盲孔的底部没有形成镀层。
比较例3
采用具有不同盲孔深度的锌合金压铸件作为被镀工件，所述盲孔为圆形孔，其直径均为10mm，深度分别为30mm、40mm、50mm、60mm。
采用DOW公司生产的Gemini表面活性剂DOWFAX替换电镀液中的表面活性剂A，其他操作步骤和使用的溶液均与实施例1相同，在30mm深度的盲孔全部内壁中均形成了镀层，但在40mm、50mm、60mm深度的盲孔的底部没有形成镀层。
比较例4
采用具有不同盲孔深度的锌合金压铸件作为被镀工件，所述盲孔为圆形孔，其直径均为10mm，深度分别为30mm、40mm、50mm、60mm。
采用美国空气产品公司生产的Gemini表面活性剂Dynol-604替换电镀液中的表面活性剂A，其他操作步骤和使用的溶液均与实施例1相同，在30mm深度的盲孔全部内壁中均形成了镀层，但在40mm、50mm、60mm深度的盲孔的底部没有形成镀层。
实施例2
采用具有不同盲孔深度的锌合金压铸件作为被镀工件，所述盲孔为圆形孔，其直径均为10mm，深度分别为30mm、40mm、50mm、60mm。
电镀工序为：除油、水洗、除锈、水洗、电镀镀锌、水洗、烘干、检测是否在盲孔内壁形成镀层。电镀液组成为：ZnCl2 45g/L；KCl 155g/L；H3BO3 21g/L；表面活性剂A0.28g/L；TX-10 0.15g/L，余量为水。溶液温度25℃，阴极电流密度1A/dm2，pH值＝5.5，电镀时间60min。在不同深度的盲孔全部内壁中均形成了镀层，所得的镀层致密性好、光泽性很好、且耐腐蚀性能也好。
比较例5
采用具有不同盲孔深度的锌合金压铸件作为被镀工件，所述盲孔为圆形孔，其直径均为10mm，深度分别为30mm、40mm、50mm、60mm。
采用Span-20替换电镀液中的TX-10，其他操作步骤和使用的溶液均与实施例2相同。在30mm、40mm、50mm深度的盲孔全部内壁中均形成了镀层，但在60mm深度的盲孔的底部没有形成镀层
实验结果如下表
Figure BSA00000661874100061

Claims (4)

1.一种含盲孔锌合金工件表面电镀锌的溶液，其特征在于，电镀锌溶液的组分包含：
ZnCl2          40-50g/L；
KCl            150-160g/L；
H3BO3          20-22g/L；
表面活性剂A    0.25-0.3g/L；
余量为水；
其中所述表面活性剂A为下式所示的化合物：
Figure FSA00000661874000011
2.根据权利要求1所述的电镀锌的溶液，其特征在于：ZnCl2为45g/L；KCl为155g/L；H3BO3为21g/L；表面活性剂A为0.28g/L，余量为水。
3.根据权利要求1或2所述的电镀锌的溶液，其特征在于：其进一步含有0.1-0.2g/LTX-10，优选0.15g/L。
4.根据权利要求1所述的电镀锌的溶液，其特征在于：所述盲孔为圆形孔，其直径为10mm，深度分别为40mm-60mm。
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