CN105040051A - 一种微酸性体系电镀光亮锌镍合金镀液 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微酸性体系电镀光亮锌镍合金镀液,由如下质量浓度的组分混合而成:氯化锌:65~75g/L、氯化钾:80~120g/L、硫酸镍:60~80g/L、氯化铵:100~150g/L、丁二酸:8~10g/L、主光亮剂:8~12g/L、辅助光亮剂:8~12g/L。本发明体系溶液组成中,主盐金属采用了硫酸盐和氯化物组合,既保证了全氯化物镀锌-镍合金的优点,又降低了溶液的成本;本发明使用的添加剂不含大量的表面活性剂载体,在本发明技术范围内,可在pH=4.5~5.0、θ=10~40℃、Dk=0.5~4.5A/dm2范围内得到含镍质量百分比为7.5~15%的白色光亮锌-镍合金。
Description
技术领域
本发明涉及电镀表面防护领域,具体地是指一种微酸性体系电镀光亮锌镍合金镀液。
背景技术
电镀锌镍合金是近年来兴起的一种钢铁件上阳极型防护镀层,它基于人们对钢铁制品、尤其是汽车、舰船有更高的保护要求。通常含镍量在5~20%时,其耐蚀性能比单一的锌镀层提高3~6倍;它还具有良好的上漆性、可焊性和成型性。因此,在金属表面处理技术领域里深受青睐和好评。
目前,电镀锌镍合金主要有微酸性和碱性溶液体系。碱性体系中,各种条件如操作温度、电流密度、溶液中Zn2+/Ni2+浓度之比对镀层中镍的含量影响不大,比较平稳;但因其镍的配位体是有机配位体,结构比较复杂、气味大、不太稳定,实施过程中排放的废水较难处理,而对大气环境及水质有污染。故现在越来越多的科研和生产企业倾向于微酸性溶液体系电镀光亮锌镍合金代替碱性溶液体系电镀光亮锌镍合金。
微酸性体系又分为全硫酸盐体系和全氯化物体系两种。全硫酸盐体系虽成本较低,但施镀过程中受温度影响较大,只能适应较低的温度范围,故研究、应用得不多,亦不常见。而全氯化物体系由于其导电能力更好,分散能力强,适应的温度范围宽而被研究得较多;其次,它可由微酸性氯化钾或氯化钠镀锌溶液直接转而来,故具有成分简单,容易维护,电流效率高,沉积速度快,镀层光亮度高等优点。
然而,现行的微酸性全氯化物溶液体系也有不完善之处。首先,它的金属盐、导电盐全部是氯化物,因此,他对设备腐蚀程度较大;其次,在施镀过程中,因维持溶液pH值的稳定,需在溶液中加入硼酸、乙酸钠或乙酸铵作为缓冲剂,以期达到pH值稳定的目的。然而实际上,在电镀过程中,它们并无起到缓冲pH值的作用,镀液pH值上升仍较快,致使镀液易浑浊、合金镀层的脆性增大;且硼酸还致镀液的处理、过滤增加困难,而乙酸钠或乙酸铵还使生产中产生刺鼻的气味,致人呼吸困难、影响人身健康。
发明内容
本发明的目的是为解决上述现有技术的不足,提供一种微酸性体系电镀光亮锌镍合金镀液,其对设备腐蚀程度较小,实施过程中排放的废水处理极为简单,对大气环境及水质友好。
为实现上述目的,本发明的技术方案是这样实现的:一种微酸性体系电镀光亮锌镍合金镀液,由如下质量浓度的组分混合而成:
氯化锌:65~75g/L、氯化钾:80~120g/L、硫酸镍:60~80g/L、氯化铵:100~150g/L、丁二酸:8~10g/L、主光亮剂:8~12g/L、辅助光亮剂:8~12g/L。
作为优选方案,所述的微酸性体系电镀光亮锌镍合金镀液,其特征在于:由如下质量浓度的组分混合而成:
氯化锌:65g/L、氯化钾:100g/L、硫酸镍:60g/L、氯化铵:120g/L、丁二酸:8g/L、主光亮剂:8g/L、辅助光亮剂:12g/L。
作为优选方案,所述的微酸性体系电镀光亮锌镍合金镀液,其特征在于:由如下质量浓度的组分混合而成:
氯化锌:70g/L、氯化钾:80g/L、硫酸镍:70g/L、氯化铵:150g/L、丁二酸:8.5g/L、主光亮剂:10g/L、辅助光亮剂:10g/L。
作为优选方案,所述的微酸性体系电镀光亮锌镍合金镀液,其特征在于:由如下质量浓度的组分混合而成:
氯化锌:75g/L、氯化钾:120g/L、硫酸镍:80g/L、氯化铵:100g/L、丁二酸:10g/L、主光亮剂:12g/L、辅助光亮剂:8g/L。
作为优选方案,制备所述锌镍合金镀液所用溶剂为蒸馏水。
作为优选方案,所述主光亮剂是羟基丙烷磺酸吡啶嗡盐、N,N-二乙基丙炔胺硫酸盐、丙氧基丁炔二醇、丙炔基磺酸钠、3-巯基丙烷磺酸钠和苄基烟酸钠中的一种或多种混合物。
作为更优选方案,所述主光亮剂为羟基丙烷磺酸吡啶嗡盐、N,N-二乙基丙炔胺硫酸盐和丙氧基丁炔二醇的混合物,其中,羟基丙烷磺酸吡啶嗡盐、N,N-二乙基丙炔胺硫酸盐和丙氧基丁炔二醇的质量比为1:1:1。
作为更优选方案,所述主光亮剂为3-巯基丙烷磺酸钠和苄基烟酸钠的混合物,其中,3-巯基丙烷磺酸钠和苄基烟酸钠的质量比1:1。
作为优选方案,所述辅助光亮剂是苯甲酸钠、亚甲基二萘磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠和丙炔醇甘油醚中的一种或多种混合物。
作为更优选方案,所述辅助光亮剂为苯甲酸钠和亚甲基二萘磺酸钠的混合物,其中,苯甲酸钠和亚甲基二萘磺酸钠的质量比为3:4。
本发明的优点在于:
第一,本发明在体系溶液组成中,主盐金属采用了硫酸盐和氯化物组合,既保证了全氯化物镀锌-镍合金的优点,又降低了溶液的成本;
第二,金属离子的配位剂、导电盐采用了氯化铵和氯化钾组合,并得出氯化铵和氯化钾的质量浓度之和为200~230g/L,且氯化铵的质量浓度不小于85g/L的经验式,这样即保证了溶液良好的导电性能、分散性能、配位能力,又因是无机配位剂,对废水处理极为简单、对环境保护有利;
第三,本发明不使用硼酸、乙酸盐、磷酸盐之类的经典缓冲剂,而采用羟基羧酸为缓冲剂,缓冲效果好,可长时间保证溶液pH值在4.5~5.2间不变;
第四,本发明使用的添加剂不含大量的表面活性剂载体,用了全部水溶性物质,在本发明技术范围内,可在pH=4.5~5.2、θ=10~40℃、Dk=0.5~5.0A/dm2范围内,得到含镍质量百分比为7.5~15%的白色光亮锌-镍合金。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
实施例1
准确称取氯化锌:65g、氯化钾:100g、硫酸镍:60g、氯化铵:120g、丁二酸:8g、主光亮剂:8g、辅助光亮剂:12g,依次加入容器中,加蒸馏水至1000mL,加热至40℃,控制溶液的pH值为4.5,搅拌均匀,即得到微酸性体系电镀光亮锌镍合金镀液。主光亮剂为羟基丙烷磺酸吡啶嗡盐、N,N-二乙基丙炔胺硫酸盐和丙氧基丁炔二醇的混合物,其中,羟基丙烷磺酸吡啶嗡盐、N,N-二乙基丙炔胺硫酸盐和丙氧基丁炔二醇的质量比为1:1:1,辅助光亮剂为苯甲酸钠和亚甲基二萘磺酸钠的混合物,其中,苯甲酸钠和亚甲基二萘磺酸钠的质量比为3:4。
采用上述镀镍液给钢铁件施镀时,阴极电流密度为:0.5~3.5A/dm2。
实施例2
准确称取氯化锌:70g、氯化钾:80g、硫酸镍:70g、氯化铵:150g、丁二酸:8.5g、主光亮剂:10g、辅助光亮剂:10g,依次加入容器中,加蒸馏水至1000mL,加热至30℃,控制溶液的pH值为5.0,搅拌均匀,即得到微酸性体系电镀光亮锌镍合金镀液。主光亮剂为羟基丙烷磺酸吡啶嗡盐和丙炔基磺酸钠的混合物,其中,羟基丙烷磺酸吡啶嗡盐和丙炔基磺酸钠的质量比为2:3,辅助光亮剂为十二烷基苯磺酸钠和丙炔醇甘油醚的混合物,其中,十二烷基苯磺酸钠和丙炔醇甘油醚的质量比为1:1。
采用上述镀镍液给钢铁件施镀时,阴极电流密度为:0.5~4.0A/dm2。
实施例3
准确称取氯化锌:70g、氯化钾:80g、硫酸镍:70g、氯化铵:150g、丁二酸:8.5g、主光亮剂:10g、辅助光亮剂:10g,依次加入容器中,加蒸馏水至1000mL,加热至10℃,控制溶液的pH值为5.2,搅拌均匀,即得到微酸性体系电镀光亮锌镍合金镀液。主光亮剂为3-巯基丙烷磺酸钠和苄基烟酸钠的混合物,其中,3-巯基丙烷磺酸钠和苄基烟酸钠的质量比1:1,辅助光亮剂为丙炔醇甘油醚。
采用上述镀镍液给钢铁件施镀时,阴极电流密度为:0.5~5.0A/dm2。
实施例4
准确称取氯化锌:68g、氯化钾:90g、硫酸镍:75g、氯化铵:130g、丁二酸:9g、主光亮剂:10g、辅助光亮剂:10g,依次加入容器中,加蒸馏水至1000mL,加热至20℃,控制溶液的pH值为4.8,搅拌均匀,即得到微酸性体系电镀光亮锌镍合金镀液。主光亮剂为3-巯基丙烷磺酸钠和苄基烟酸钠的混合物,其中,3-巯基丙烷磺酸钠和苄基烟酸钠的质量比1:1,辅助光亮剂为苯甲酸钠和丙炔醇甘油醚的混合物,其中,苯甲酸钠和丙炔醇甘油醚的质量比1:1。
采用上述镀镍液给钢铁件施镀时,阴极电流密度为:0.5~5.0A/dm2。
实施例5
准确称取氯化锌:70g、氯化钾:90g、硫酸镍:70g、氯化铵:140g、丁二酸:9g、主光亮剂:11g、辅助光亮剂:9g,依次加入容器中,加蒸馏水至1000mL,加热至35℃,控制溶液的pH值为5.0,搅拌均匀,即得到微酸性体系电镀光亮锌镍合金镀液。主光亮剂为羟基丙烷磺酸吡啶嗡盐、N,N-二乙基丙炔胺硫酸盐、丙氧基丁炔二醇、丙炔基磺酸钠、3-巯基丙烷磺酸钠和苄基烟酸钠的混合物,其中,羟基丙烷磺酸吡啶嗡盐、N,N-二乙基丙炔胺硫酸盐、丙氧基丁炔二醇、丙炔基磺酸钠、3-巯基丙烷磺酸钠和苄基烟酸钠的质量比4:3:3:2:4:1,辅助光亮剂为苯甲酸钠、亚甲基二萘磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠和丙炔醇甘油醚的混合物,其中,苯甲酸钠、亚甲基二萘磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠和丙炔醇甘油醚的质量比为3:2:2:3。
采用上述镀镍液给钢铁件施镀时,阴极电流密度为:0.5~4.0A/dm2。
上述实施例仅用于解释说明本发明构思,并非对本发明的限定。
Claims (7)
1.一种微酸性体系电镀光亮锌镍合金镀液,其特征在于:由如下质量浓度的组分混合而成:
氯化锌65~75g/L
氯化钾80~120g/L
硫酸镍60~80g/L
氯化铵100~150g/L
丁二酸8~10g/L
主光亮剂8~12g/L
辅助光亮剂8~12g/L。
2.根据权利要求1所述的微酸性体系电镀光亮锌镍合金镀液,其特征在于:由如下质量浓度的组分混合而成:
氯化锌65g/L
氯化钾100g/L
硫酸镍60g/L
氯化铵120g/L
丁二酸8g/L
主光亮剂8g/L
辅助光亮剂12g/L。
3.根据权利要求1所述的微酸性体系电镀光亮锌镍合金镀液,其特征在于:由如下质量浓度的组分混合而成:
氯化锌70g/L
氯化钾80g/L
硫酸镍70g/L
氯化铵150g/L
丁二酸8.5g/L
主光亮剂10g/L
辅助光亮剂10g/L。
4.根据权利要求1所述的微酸性体系电镀光亮锌镍合金镀液,其特征在于:由如下质量浓度的组分混合而成:
氯化锌75g/L
氯化钾120g/L
硫酸镍80g/L
氯化铵100g/L
丁二酸10g/L
主光亮剂12g/L
辅助光亮剂8g/L。
5.根据权利要求1~4中任意一项所述的微酸性体系电镀光亮锌镍合金镀液,其特征在于:制备所述锌镍合金镀液所用溶剂为蒸馏水。
6.根据权利要求1~4中任意一项所述的微酸性体系电镀光亮锌镍合金镀液,其特征在于:所述主光亮剂是羟基丙烷磺酸吡啶嗡盐、N,N-二乙基丙炔胺硫酸盐、丙氧基丁炔二醇、丙炔基磺酸钠、3-巯基丙烷磺酸钠、苄基烟酸钠中的一种或多种混合物。
7.根据权利要求1~4中任意一项所述的微酸性体系电镀光亮锌镍合金镀液,其特征在于:所述辅助光亮剂是苯甲酸钠、亚甲基二萘磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、丙炔醇甘油醚中的一种或多种混合物。
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