CN110965087B - 一种无氰浸锌液及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无氰浸锌液及其制备方法与应用，其中无氰浸锌液包括锌离子、氢氧化钠、镍离子、铁离子、酒石酸钾钠、硝酸钠以及稀土离子，其余为水；制备方法包括首先称取锌源、氢氧化钠、镍源、铁源、酒石酸钾钠、硝酸钠及稀土盐，再配制氢氧化钠溶液并加入锌源，制得锌源溶液，并配制酒石酸钾钠水溶液，之后依次加入铁源、稀土盐、镍源，得到稀土溶液；最后将锌源溶液加入至稀土溶液中，并加入硝酸钠混合均匀，经过滤后即得到无氰浸锌液；制备的无氰浸锌液可用于铝及铝合金的电镀及化学镀领域。与现有技术相比，本发明的浸锌液具有无毒无害、浸锌工艺简单、制得的浸锌层均匀细致、能有效提高后续镀层与铝基材的结合力等优点。

Description

一种无氰浸锌液及其制备方法与应用

技术领域

本发明属于金属表面处理技术领域，涉及一种无氰浸锌液及其制备方法与应用，具体涉及一种含稀土离子的无氰浸锌液及其制备方法与在铝及铝合金材料的浸锌工艺中的应用。

背景技术

铝合金具有导电、导热、延展性优良和比强度高、加工成型性好等特点，在电子、汽车、航天航空等行业中应用广泛。但铝合金在恶劣环境中易腐蚀，使其应用受到了很大的限制，经电镀后，可使铝制件性能得到良好改善，从而赋予铝及铝合金更大的应用范围。

铝合金电镀质量的关键是镀层与基体的结合力，影响结合力的因素有很多，如铝具有很强的亲氧性，其表面能在较短的时间内形成一层0.001-0.1μm的氧化膜，从而阻碍了镀层与基体的紧密结合。同时铝的标准电极电位很负(-1.67V)，在溶液中极易与其它电位较正的金属离子(铜、铁、镍)等发生置换反应，产生置换层，若置换层疏松，则会严重地影响镀层结合力。铝上电镀的关键是均匀去除其表面的氧化膜并防止电镀前氧化膜的再生及在电镀时抑制置换副反应的发生。为此，在铝制件电镀之前，为提高镀层与基体的结合力，现在最常用的前处理的方法是浸锌处理，生成锌层置换层来替代活性较高的铝表面，锌层的实现大大提高了铝基材电镀实施的可靠性。

传统的铝及铝合金的浸锌处理主要是采用改良的邦得尔浸锌工艺，此工艺是在Zn、Fe二元体系的基础上加入NiSO₄、CuSO₄等金属化合物，以及KNaC₄H₄O₆、KCN等配位剂，该工艺能获得性能较好的浸锌层。但该工艺使用剧毒药品氰化物，对环境和操作者危害极大。根据《产业结构调整指导目录(2007年本)》中的淘汰类中第(十四)其他明确列出含氰浸锌工艺是属淘汰工艺。因此很有必要进行浸锌铝及铝合金无氰沉锌工艺的研究。目前研究较多的是多元合金无氰浸锌，比如浸锌液为Zn、Ni、Cu、Fe四元合金浸锌液，有研究(高硅铝合金无氰浸锌的应用及故障解决，电镀与涂饰，第33卷，第16期)发现，无氰浸锌由于仅使用羟基羧酸(如酒石酸钾钠、葡萄糖酸钠等)作为配位剂，对锌、铜的配位不足，导致浸锌层的铜含量偏高，使基体与镀层容易出现起泡和脱皮的结合力不良情况。因此，为了提高浸锌层的质量，提高后续镀层与基体的结合力，往往采用多次浸锌的方案提高浸锌层的质量，这个操作无疑使浸锌操作变得复杂，费时费力，增加了铝合金电镀的成本。稀土离子现在在电镀行业中发挥着很大的作用，在电镀液中稀土离子的加入能提高电解液中离子的运动能量和速度，从而有效地改善了电化学反应的物理和化学条件，达到了改善镀液性能，提高镀层某些性质的目的。为了改进现有铝合金浸锌工艺的缺点，本发明将稀土离子引入浸锌液中。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种无氰浸锌液及其制备方法与应用，用于在铝及铝合金基材上形成一种均匀细致的合金浸锌层，并通过合金浸锌层提高铝合金基材与后续工艺得到的金属镀层之间的结合力。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种无氰浸锌液，包括以下组分及质量浓度：锌离子30-70g/L，氢氧化钠80-120g/L，镍离子8-22g/L，铁离子0.5-1.5g/L，酒石酸钾钠70-110g/L，硝酸钠2-4g/L，稀土离子0.4-1.2g/L，其余为水；

其中，所述的锌离子通过将锌源溶于水或溶液中得到；

所述的镍离子通过将镍源溶于水或溶液中得到；

所述的铁离子通过将铁源溶于水或溶液中得到；

所述的稀土离子包括铈离子及镧离子中的至少一种，并分别通过将相应的铈源、镧源溶于水或溶液中得到。

进一步地，所述的锌源包括氧化锌、氯化锌、硫酸锌、硝酸锌、乙酸锌中的至少一种。

进一步地，所述的镍源包括硫酸镍。

进一步地，所述的铁源包括氯化铁。

进一步地，所述的铈源包括硝酸铈、硫酸铈、氯化铈中的至少一种。

进一步地，所述的镧源包括氯化镧、硝酸镧中的至少一种。

一种如上所述的无氰浸锌液的制备方法，包括以下步骤：

1)按浸锌液的组成及浓度分别称取相应量的锌源、氢氧化钠、镍源、铁源、酒石酸钾钠、硝酸钠及稀土盐；

其中，所述的稀土盐为铈源或镧源中的至少一种；

2)配制氢氧化钠水溶液，加入锌源并搅拌，得到锌源溶液；并配制酒石酸钾钠水溶液，依次加入铁源、稀土盐、镍源并搅拌，得到稀土溶液；

3)将锌源溶液缓慢加入至稀土溶液，再加入硝酸钠并搅拌，经过滤后，得到无氰浸锌液。

一种如上所述的无氰浸锌液可用于铝及铝合金的电镀及化学镀领域。

进一步地，基于所述的无氰浸锌液的铝及铝合金浸锌工艺，包括如下过程：将铝或铝合金基材依次经除油、水洗、酸洗、水洗、碱蚀、水洗、除灰、水洗后，浸入所述的无氰浸锌液中，即得到具有浸锌层的铝材料或铝合金材料。

所述的除油、水洗、酸洗、水洗、碱蚀、水洗、除灰、水洗的过程可采用现有技术中浸锌工艺中常用的相应处理方法，操作时，铝或铝合金基材首先经过除油以除去基材表面油渍，同时也将表面氧化膜进行清理，除油液可选用市场上常用于处理铝及铝合金材料的含有氢氧化钠的除油液；酸洗过程用于进一步对基材表面进行氧化物的清理，清洗过程中可采用10wt％的硫酸溶液作为酸洗液；碱蚀过程是为了进一步加强酸洗对氧化物清理的效果，得到更加清洁的基材表面，碱蚀液可采用以氢氧化钠为主要成分的碱液；除灰过程是以5wt％硝酸为处理介质，用于清除碱蚀后基材表面留下的灰迹，露出干净光洁的铝或铝合金表面，此时的表面经过水洗之后，可进入浸锌液进行浸锌处理。上述步骤间的转换都需要经过去离子水的充分水洗，才能进入下一个工序。

进一步地，所述的浸锌工艺中，浸锌液的温度控制在20-50℃，浸锌时间为20-120s。

当浸锌液的温度高于50℃时，将会导致浸锌反应速度过快，进而造成浸锌层疏松、浸锌层结合力下降、浸锌层脱落等问题，同时也会导致浸锌层的均匀性下降；当温度低于20℃时，将会导致浸锌反应速度过慢，不容易得到均匀的浸锌层。

当浸锌时间少于20s时，浸锌层会因为浸锌量少而不均匀；当浸锌时间长于120s时，浸锌层生长过厚，容易从基体上剥落。

因此，浸锌过程既要通过控制浸锌温度以控制浸锌层的生长速度，又要通过控制浸锌时间以控制浸锌层的生长厚度，只有合适的生长速度和合适的厚度才能实现铝及铝合金基材的有效浸锌。

与现有技术相比，本发明具有以下特点：

1)本发明的铝合金浸锌液配制简单、性能稳定、所适用的浸锌工艺的温度范围宽，并且不含氰，无毒无害，废液处理简单，属于环保型浸锌体系；

2)稀土离子的加入，明显改变了铝及铝合金基材表面微观活性，使基材上不同区域的电化学活性的一致性得到提高，带来的直接好处就是基材的整体表面浸锌反应能力提高，使得浸锌颗粒细化，对基材微观区域的覆盖能力更强，因此，稀土离子加入后，浸锌处理所得到的基材表面被锌原子覆盖得更加均匀致密；而均匀致密的锌覆盖效果是后续镀层(化学镀或电镀)施镀最理想的状态，因此，稀土离子的加入通过提高锌对铝及铝合金的有效置换反应，从而实现后续镀层与基材之间结合力提高的目的；

3)基于本发明中的浸锌液的浸锌工艺，只需一次浸锌过程就能得到性能良好的浸锌层，使得浸锌工艺操作简化；表面覆盖完合金浸锌层的铝合金材料，能够安全进行后续的电镀或化学镀处理，并且通过浸锌层使后续金属镀层与铝合金材料之间表现出强的结合力。

附图说明

图1为对比例中制备得到的不含稀土金属的浸锌层的扫描电镜图；

图2为实施例1中制备得到的含铈金属的浸锌层的扫描电镜图；

图3为实施例4中制备得到的含镧金属的浸锌层的扫描电镜图；

图4为实施例7中制备得到的含铈金属及镧金属的浸锌层的扫描电镜图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

对比例：

不含稀土离子的无氰浸锌液的制备及浸锌工艺：

一种无氰浸锌液，含有30g/L锌离子、100g/L氢氧化钠、70g/L酒石酸钾钠、0.5g/L铁离子、8g/L镍离子以及2g/L硝酸钠，其余为水。

其中锌离子由硝酸锌提供，铁离子由氯化铁提供，镍离子由硫酸镍提供。

1)上述无氰浸锌液的制备方法如下：

首先用去离子水将氢氧化钠溶解，持续搅拌并加入硝酸锌，使其完全溶解，得到A液；用去离子水将酒石酸钾钠溶解，持续搅拌并依次加入氯化铁及硫酸镍，搅拌混合均匀后得到B液；在持续搅拌的条件下，将A液缓慢加入B液中，最后加入硝酸钠，搅拌使其完全溶解，得到的溶液经过滤后，即为无氰浸锌液；

2)基于上述无氰浸锌液的铝合金基材的浸锌工艺，包括如下过程：

将铝合金基材依次经过除油、水洗、酸洗、水洗、碱蚀、水洗、除灰、水洗后，浸入无氰浸锌液中，其中浸锌液的温度为45℃，浸锌时间为30s，即得到具有浸锌层的铝合金材料。

上述工艺条件下得到的铝合金材料上的浸锌层的扫描电镜图如图1所示。从图中可以看出，在没有稀土金属存在的情况下，浸锌层整体锌粒结晶颗粒大小不一、浸锌层不能完全覆盖基材表面。用该具有浸锌层的铝合金材料进行化学镀镍处理，采用热震实验与弯折实验两种实验手段对所得的化学镍镀层进行结合力实验，以此来进行浸锌层质量效果的评价。

其中，化学镀镍处理过程为：将具有浸锌层的铝合金材料依次经过水洗、化学镀镍、水洗、烘干后，得到具有化学镍镀层的铝合金材料；其中化学镀镍配方为15g/L NiSO₄、25g/L NaHPO₂、26g/L C₆H₅Na₃O₇、10g/L NH₄Cl、其余为纯水，化学镀镍条件为pH 9-10，温度50-60℃，时间50min。

热震实验及弯折实验的具体实验方法如下：

热震实验：将试样在220℃加热2h后迅速放入20℃冷水中激冷，观察化学镀镍层是否有起皮、脱落等现象；

弯折实验：将试样反复弯折180°直至断裂，观察断口处是否有剥离、脱落等现象。

实验发现，热震实验后，镀层表面有轻微鼓泡现象，弯折实验可以看出断口有轻微起皮现象，实验结果表明镀层与基材之间结合力不好。说明此浸锌液一次浸锌效果不能满足后续电镀或化学镀对浸锌层的质量要求，需要对其进行改进。

实施例1：

一种添加稀土离子的无氰浸锌液，含有30g/L锌离子、100g/L氢氧化钠、70g/L酒石酸钾钠、0.5g/L铁离子、8g/L镍离子、2g/L硝酸钠以及0.4g/L铈离子，其余为水。

其中锌离子由硝酸锌提供，铁离子由氯化铁提供，镍离子由硫酸镍提供，铈离子由硝酸铈提供。

与对比例相比，该无氰浸锌液中加入了稀土离子—铈离子。

1)上述无氰浸锌液的制备方法如下：

首先用去离子水将氢氧化钠溶解，持续搅拌并加入硝酸锌，使其完全溶解，得到锌源溶液；用去离子水将酒石酸钾钠溶解，持续搅拌并依次加入氯化铁、硝酸铈、硫酸镍，连续搅拌得到稀土溶液；在持续搅拌状态下，将锌源溶液缓慢加入稀土溶液中，最后加入硝酸钠，使其完全溶解，经过滤后，即得到含有铈离子的无氰浸锌液。

2)基于上述无氰浸锌液的铝合金基材的浸锌工艺，包括如下过程：

将铝合金基材依次经过除油、水洗、酸洗、水洗、碱蚀、水洗、除灰、水洗后，浸入含有铈离子的无氰浸锌液中，其中浸锌液温度为45℃，浸锌时间为30s，即得到具有浸锌层的铝合金材料。

上述工艺条件下得到的铝合金材料上的浸锌层的扫描电镜图如图2所示。从图中可以看出，与对比例中的浸锌层相比，本实施例中的浸锌层整体外观均匀、颗粒细致。将此浸锌处理后的铝合金材料进行同对比例的化学镀镍处理，发现所得的化学镍镀层完全均匀地覆盖在基材表面。

采用同对比例的热震实验和弯折实验两种实验手段对化学镍镀层进行结合力实验。发现热震实验后镀层表面无鼓泡现象，弯折实验中断口无起皮现象，实验结果表明镀层与基材之间结合力良好，符合镀层结合力的质量要求，说明浸锌液中铈离子的加入提高了浸锌层的质量，使后续铝合金表面的施镀得以成功实施。

实施例2：

一种添加稀土离子的无氰浸锌液，含有30g/L锌离子、100g/L氢氧化钠、70g/L酒石酸钾钠、0.5g/L铁离子、8g/L镍离子、2g/L硝酸钠以及1.2g/L铈离子，其余为水。

其中锌离子由硝酸锌提供，铁离子由氯化铁提供，镍离子由硫酸镍提供，铈离子由硝酸铈提供。

1)上述无氰浸锌液的制备方法如下：

首先用去离子水将氢氧化钠溶解，持续搅拌并加入硝酸锌，使其完全溶解，得到锌源溶液；用去离子水将酒石酸钾钠溶解，持续搅拌并依次加入氯化铁、硝酸铈、硫酸镍，连续搅拌均匀得到稀土溶液；在持续搅拌状态下，将锌源溶液缓慢加入稀土溶液中，最后加入硝酸钠，使其完全溶解，经过滤后，即得到含有铈离子的无氰浸锌液。

2)基于上述无氰浸锌液的铝合金基材的浸锌工艺，包括如下过程：

将铝合金基材依次经过除油、水洗、酸洗、水洗、碱蚀、水洗、除灰、水洗后，浸入含有铈离子的无氰浸锌液中，其中浸锌液温度为30℃，浸锌时间为40s，即得到具有浸锌层的铝合金材料。

上述工艺条件下得到的铝合金材料上的浸锌层外观均匀。将此浸锌处理后的铝合金材料进行同对比例的化学镀镍处理，发现所得的化学镍镀层完全均匀地覆盖在基材表面。

采用同对比例的热震实验和弯折实验两种实验手段对化学镍镀层进行结合力实验。发现热震实验后镀层表面无鼓泡现象，弯折实验中断口无起皮现象，实验结果表明镀层与基材之间结合力良好，符合镀层结合力的质量要求，说明浸锌液中铈离子的加入提高了浸锌层的质量，使后续铝合金表面的施镀得以成功实施。

实施例3：

一种添加稀土离子的无氰浸锌液，含有70g/L锌离子、120g/L氢氧化钠、100g/L酒石酸钾钠、0.5g/L铁离子、8g/L镍离子、2g/L硝酸钠以及1.2g/L铈离子，其余为水。

其中锌离子由硝酸锌提供，铁离子由氯化铁提供，镍离子由硫酸镍提供，铈离子由硝酸铈提供。

1)上述无氰浸锌液的制备方法与实施例1相同。

2)基于上述无氰浸锌液的铝合金基材的浸锌工艺，包括如下过程：

将铝合金基材依次经过除油、水洗、酸洗、水洗、碱蚀、水洗、除灰、水洗后，浸入本实施例的无氰浸锌液中，其中浸锌液温度50℃，浸锌时间为50s，即得到具有浸锌层的铝合金材料。

上述工艺条件下得到的铝合金材料上的浸锌层外观均匀。将此浸锌处理后的铝合金材料进行同对比例的化学镀镍处理，发现所得的化学镍镀层完全均匀地覆盖在基材表面。

采用同对比例的热震实验和弯折实验两种实验手段对化学镍镀层进行结合力实验。发现热震实验后镀层表面无鼓泡现象，弯折实验中断口无起皮现象，实验结果表明镀层与基材之间结合力良好，符合镀层结合力的质量要求，说明浸锌液中铈离子的加入提高了浸锌层的质量，使后续铝合金表面的施镀得以成功实施。

实施例4：

一种添加稀土离子的无氰浸锌液，含有30g/L锌离子、100g/L氢氧化钠、70g/L酒石酸钾钠、0.5g/L铁离子、8g/L镍离子、2g/L硝酸钠以及1.2g/L镧离子，其余为水。

其中锌离子由硝酸锌提供，铁离子由氯化铁提供，镍离子由硫酸镍提供，镧离子由硝酸镧提供。

1)上述无氰浸锌液的制备方法如下：

首先用去离子水将氢氧化钠溶解，持续搅拌并加入硝酸锌，使其完全溶解，得到锌源溶液；用去离子水将酒石酸钾钠溶解，持续搅拌并依次加入氯化铁、硝酸镧、硫酸镍，连续搅拌均匀得到稀土溶液；在持续搅拌状态下，将锌源溶液缓慢加入稀土溶液中，最后加入硝酸钠，使其完全溶解，经过滤后，即得到含有镧离子的无氰浸锌液。

2)基于上述无氰浸锌液的铝合金基材的浸锌工艺，包括如下过程：

将铝合金基材依次经过除油、水洗、酸洗、水洗、碱蚀、水洗、除灰、水洗后，浸入含有铈离子的无氰浸锌液中，其中浸锌液温度为30℃，浸锌时间为30s，即得到具有浸锌层的铝合金材料。

上述工艺条件下得到的铝合金材料上的浸锌层的扫描电镜图如图3所示。从图中可以看出，与对比例中的浸锌层相比，本实施例中的浸锌层整体外观均匀、颗粒细致。将此浸锌处理后的铝合金材料进行同对比例的化学镀镍处理，发现所得的化学镍镀层完全均匀地覆盖在基材表面。

采用同对比例的热震实验和弯折实验两种实验手段对化学镍镀层进行结合力实验。发现热震实验后镀层表面无鼓泡现象，弯折实验中断口无起皮现象，实验结果表明镀层与基材之间结合力良好，符合镀层结合力的质量要求，说明浸锌液中镧离子的加入提高了浸锌层的质量，使后续铝合金表面的施镀得以成功实施。

实施例5：

一种添加稀土离子的无氰浸锌液，含有70g/L锌离子、120g/L氢氧化钠、110g/L酒石酸钾钠、1.5g/L铁离子、22g/L镍离子、2g/L硝酸钠以及1.2g/L镧离子，其余为水。

其中锌离子由硝酸锌提供，铁离子由氯化铁提供，镍离子由硫酸镍提供，镧离子由氯化镧提供。

1)上述无氰浸锌液的制备方法如下：

在浸锌液的制备过程中，以氯化镧替代硝酸镧作为镧源，其余制备过程同实施例4。

2)基于上述无氰浸锌液的铝合金基材的浸锌工艺，包括如下过程：

将铝合金基材依次经过除油、水洗、酸洗、水洗、碱蚀、水洗、除灰、水洗后，浸入本实施例的无氰浸锌液中，其中浸锌液温度为40℃，浸锌时间为20s，即得到具有浸锌层的铝合金材料。

上述工艺条件下得到的铝合金材料上的浸锌层外观均匀。将此浸锌处理后的铝合金材料进行同对比例的化学镀镍处理，发现所得的化学镍镀层完全均匀地覆盖在基材表面。

采用同对比例的热震实验和弯折实验两种实验手段对化学镍镀层进行结合力实验。发现热震实验后镀层表面无鼓泡现象，弯折实验中断口无起皮现象，实验结果表明镀层与铝合金之间结合力良好，符合镀层结合力的质量要求，说明浸锌液中镧离子的加入提高了浸锌层的质量，使后续铝合金表面的施镀得以成功实施。

实施例6：

一种添加稀土离子的无氰浸锌液，含有70g/L锌离子、120g/L氢氧化钠、110g/L酒石酸钾钠、1.5g/L铁离子、22g/L镍离子、2g/L硝酸钠以及1.2g/L镧离子，其余为水。

其中锌离子由硝酸锌提供，铁离子由氯化铁提供，镍离子由硫酸镍提供，镧离子由氯化镧提供。

1)上述无氰浸锌液的制备方法同实施例5。

2)基于上述无氰浸锌液的铝合金基材的浸锌工艺，包括如下过程：

将铝合金基材依次经过除油、水洗、酸洗、水洗、碱蚀、水洗、除灰、水洗后，浸入本实施例的无氰浸锌液中，其中浸锌液温度为40℃，浸锌时间为20s，即得到具有浸锌层的铝合金材料。

上述工艺条件下得到的铝合金材料上的浸锌层外观均匀、细致，将此浸锌处理后的铝合金材料进行同对比例的化学镀镍处理，发现所得的化学镍镀层完全均匀地覆盖在基材表面。

采用同对比例的热震实验和弯折实验两种实验手段对化学镍镀层进行结合力实验。发现热震实验后镀层表面无鼓泡现象，弯折实验中断口无起皮现象，实验结果表明镀层与铝合金之间结合力良好，符合镀层结合力的质量要求，说明浸锌液中镧离子的加入提高了浸锌层的质量，使后续铝合金表面的施镀得以成功实施。

实施例7：

一种添加稀土离子的无氰浸锌液，含有70g/L锌离子、120g/L氢氧化钠、110g/L酒石酸钾钠、1.5g/L铁离子、22g/L镍离子、2g/L硝酸钠、0.4g/L镧离子以及0.4g/L铈离子，其余为水。

其中锌离子由硝酸锌提供，铁离子由氯化铁提供，镍离子由硫酸镍提供，镧离子由氯化镧提供，铈离子由硝酸铈提供。

1)无氰浸锌液的制备：

在浸锌液的制备过程中，以氯化镧、硝酸铈替代硝酸镧作为稀土金属源，其余制备过程同实施例4。

2)铝合金基材的浸锌工艺，包括如下过程：

将铝合金基材依次经过除油、水洗、酸洗、水洗、碱蚀、水洗、除灰、水洗后，浸入本实施例的无氰浸锌液中，其中浸锌液温度为50℃，浸锌时间为20s，即得到具有浸锌层的铝合金材料。

上述工艺条件下得到的铝合金材料上的浸锌层的扫描电镜图如图4所示。从图中可以看出，与对比例中的浸锌层相比，本实施例中的浸锌层外观均匀、细致，将此浸锌处理后的铝合金进行同对比例的化学镀镍处理，发现所得的化学镍镀层完全均匀的覆盖在基材表面。

采用同对比例的热震实验和弯折实验两种实验手段对化学镍镀层进行结合力实验。发现热震实验后镀层表面无鼓泡现象，弯折实验中断口无起皮现象，实验结果表明镀层与基材之间结合力良好，符合镀层结合力的质量要求，说明浸锌液中铈离子及镧离子的加入提高了浸锌层的质量，使后续铝合金表面的施镀得以成功实施。

实施例8：

一种添加稀土离子的无氰浸锌液，含有70g/L锌离子、120g/L氢氧化钠、110g/L酒石酸钾钠、1.5g/L铁离子、22g/L镍离子、2g/L硝酸钠、镧离子0.8g/L以及铈离子0.4g/L，其余为水。

其中锌离子由硝酸锌提供，铁离子由氯化铁提供，镍离子由硫酸镍提供，镧离子由氯化镧提供，铈离子由硝酸铈提供。

1)上述无氰浸锌液的制备方法同实施例7。

2)基于上述无氰浸锌液的铝合金基材的浸锌工艺，包括如下过程：

将铝合金基材依次经过除油、水洗、酸洗、水洗、碱蚀、水洗、除灰、水洗后，浸入本实施例的无氰浸锌液中，其中浸锌液温度为30℃，浸锌时间为40s，即得到具有浸锌层的铝合金材料。

上述工艺条件下得到的铝合金材料上的浸锌层外观均匀、细致，将此浸锌处理后的铝合金进行同对比例的化学镀镍处理，发现所得的化学镍镀层完全均匀的覆盖在基材表面。

采用同对比例的热震实验和弯折实验两种实验手段对化学镍镀层进行结合力实验。发现热震实验后镀层表面无鼓泡现象，弯折实验中断口无起皮现象，实验结果表明镀层与基材之间结合力良好，符合镀层结合力的质量要求，说明浸锌液中稀土离子的加入提高了浸锌层的质量，使后续铝合金表面的施镀得以成功实施。

实施例9：

本实施例采用实施例8中制备的具有浸锌层的铝合金材料进行电镀处理，处理过程包括：将具有浸锌层的铝合金材料依次经水洗、化学镀镍、水洗、电镀铅、水洗、烘干后，得到具有电镀层的铝合金材料。

其中，化学镀镍过程中的施镀时间为10min，其余同实施例8。电镀铅过程中，电镀铅的配方为氟硼酸铅100g/L、硼酸10g/L、明胶0.1g/L，其余为水。电镀条件包括温度45℃、电流密度1A/dm²，时间30min。发现所得的电镀层完全均匀的覆盖在基材表面，采用同对比例的热震实验和弯折实验两种实验手段对电镀层进行结合力实验。发现热震实验后镀层表面无鼓泡现象，弯折实验中断口无起皮现象，实验结果表明镀层与基材之间结合力良好，符合镀层结合力的质量要求，说明浸锌液中稀土离子的加入提高了浸锌层的质量，使后续铝合金表面的施镀得以成功实施。

实施例10：

一种添加稀土离子的无氰浸锌液，含有30g/L锌离子、80g/L氢氧化钠、8g/L镍离子、0.5g/L铁离子、70g/L酒石酸钾钠、2g/L硝酸钠以及铈离子1.2g/L，其余为水。

其中锌离子由氧化锌提供，铁离子由氯化铁提供，镍离子由硫酸镍提供，铈离子由硝酸铈提供。

1)上述无氰浸锌液的制备方法，包括以下步骤：

首先用去离子水将氢氧化钠溶解，持续搅拌并加入氧化锌，使其完全溶解，得到锌源溶液；用去离子水将酒石酸钾钠溶解，持续搅拌并依次加入氯化铁、硝酸铈、硫酸镍，连续搅拌均匀得到稀土溶液；在持续搅拌状态下，将锌源溶液缓慢加入稀土溶液中，最后加入硝酸钠，使其完全溶解，经过滤后，即得到含有铈离子的无氰浸锌液。

2)基于上述无氰浸锌液的铝合金浸锌工艺，包括如下过程：

将铝合金基材依次经除油、水洗、酸洗、水洗、碱蚀、水洗、除灰、水洗后，浸入含有铈离子的无氰浸锌液中，其中浸锌液温度为20℃，浸锌时间为120s，即得到具有浸锌层的铝合金材料。

实施例11：

一种添加稀土离子的无氰浸锌液，含有70g/L锌离子、120g/L氢氧化钠、22g/L镍离子、1.5g/L铁离子、110g/L酒石酸钾钠、4g/L硝酸钠以及0.4g/L铈离子，其余为水。

其中锌离子由氯化锌提供，铁离子由氯化铁提供，镍离子由硫酸镍提供，铈离子由硫酸铈提供。

1)上述无氰浸锌液的制备方法，包括以下步骤：

首先用去离子水将氢氧化钠溶解，持续搅拌并加入氯化锌，使其完全溶解，得到锌源溶液；用去离子水将酒石酸钾钠溶解，持续搅拌并依次加入氯化铁、硫酸铈、硫酸镍，连续搅拌均匀得到稀土溶液；在持续搅拌状态下，将锌源溶液缓慢加入稀土溶液中，最后加入硝酸钠，使其完全溶解，经过滤后，即得到含有铈离子的无氰浸锌液。

2)基于上述无氰浸锌液的铝合金浸锌工艺，包括如下过程：

将铝合金基材依次经除油、水洗、酸洗、水洗、碱蚀、水洗、除灰、水洗后，浸入含有铈离子的无氰浸锌液中，其中浸锌液温度为30℃，浸锌时间为60s，即得到具有浸锌层的铝合金材料。

实施例12：

一种添加稀土离子的无氰浸锌液，含有50g/L锌离子、100g/L氢氧化钠、18g/L镍离子、1g/L铁离子、100g/L酒石酸钾钠、3g/L硝酸钠以及1g/L铈离子，其余为水。

其中锌离子由等摩尔量的硫酸锌、氯化锌及硝酸锌提供，铁离子由氯化铁提供，镍离子由硫酸镍提供，铈离子由氯化铈提供。

1)上述无氰浸锌液的制备方法，包括以下步骤：

首先用去离子水将氢氧化钠溶解，持续搅拌并加入硫酸锌、氯化锌及硝酸锌，使其完全溶解，得到锌源溶液；用去离子水将酒石酸钾钠溶解，持续搅拌并依次加入氯化铁、氯化铈、硫酸镍，连续搅拌均匀得到稀土溶液；在持续搅拌状态下，将锌源溶液缓慢加入稀土溶液中，最后加入硝酸钠，使其完全溶解，经过滤后，即得到含有铈离子的无氰浸锌液。

2)基于上述无氰浸锌液的铝合金浸锌工艺，包括如下过程：

将铝合金基材依次经除油、水洗、酸洗、水洗、碱蚀、水洗、除灰、水洗后，浸入含有铈离子的无氰浸锌液中，其中浸锌液温度为45℃，浸锌时间为40s，即得到具有浸锌层的铝合金材料。

实施例13：

一种添加稀土离子的无氰浸锌液，含有50g/L锌离子、100g/L氢氧化钠、18g/L镍离子、1g/L铁离子、100g/L酒石酸钾钠、3g/L硝酸钠以及0.4g/L镧离子，其余为水。

其中锌离子由等摩尔量的硝酸锌及硫酸锌提供，铁离子由氯化铁提供，镍离子由硫酸镍提供，镧离子由氯化镧提供。

1)上述无氰浸锌液的制备方法，包括以下步骤：

首先用去离子水将氢氧化钠溶解，持续搅拌并加入硝酸锌及硫酸锌，使其完全溶解，得到锌源溶液；用去离子水将酒石酸钾钠溶解，持续搅拌并依次加入氯化铁、氯化镧、硫酸镍，连续搅拌均匀得到稀土溶液；在持续搅拌状态下，将锌源溶液缓慢加入稀土溶液中，最后加入硝酸钠，使其完全溶解，经过滤后，即得到含有镧离子的无氰浸锌液。

2)基于上述无氰浸锌液的铝浸锌工艺，包括如下过程：

将铝基材依次经除油、水洗、酸洗、水洗、碱蚀、水洗、除灰、水洗后，浸入含有镧离子的无氰浸锌液中，其中浸锌液温度为20℃，浸锌时间为60s，即得到具有浸锌层的铝合金材料。

实施例14：

一种添加稀土离子的无氰浸锌液，含有50g/L锌离子、100g/L氢氧化钠、18g/L镍离子、1g/L铁离子、100g/L酒石酸钾钠、3g/L硝酸钠以及1.2g/L镧离子，其余为水。

其中锌离子由乙酸锌提供，铁离子由氯化铁提供，镍离子由硫酸镍提供，镧离子由硝酸镧提供。

1)上述无氰浸锌液的制备方法，包括以下步骤：

首先用去离子水将氢氧化钠溶解，持续搅拌并加入乙酸锌，使其完全溶解，得到锌源溶液；用去离子水将酒石酸钾钠溶解，持续搅拌并依次加入氯化铁、硝酸镧、硫酸镍，连续搅拌均匀得到稀土溶液；在持续搅拌状态下，将锌源溶液缓慢加入稀土溶液中，最后加入硝酸钠，使其完全溶解，经过滤后，即得到含有镧离子的无氰浸锌液。

2)基于上述无氰浸锌液的铝合金浸锌工艺，包括如下过程：

将铝合金基材依次经除油、水洗、酸洗、水洗、碱蚀、水洗、除灰、水洗后，浸入含有镧离子的无氰浸锌液中，其中浸锌液温度为50℃，浸锌时间为20s，即得到具有浸锌层的铝合金材料。

实施例15：

一种添加稀土离子的无氰浸锌液，含有50g/L锌离子、100g/L氢氧化钠、18g/L镍离子、1g/L铁离子、100g/L酒石酸钾钠、3g/L硝酸钠以及1g/L镧离子，其余为水。

其中锌离子由乙酸锌提供，铁离子由氯化铁提供，镍离子由硫酸镍提供，镧离子由硝酸镧提供。

1)上述无氰浸锌液的制备方法，包括以下步骤：

首先用去离子水将氢氧化钠溶解，持续搅拌并加入乙酸锌，使其完全溶解，得到锌源溶液；用去离子水将酒石酸钾钠溶解，持续搅拌并依次加入氯化铁、硝酸镧、硫酸镍，连续搅拌均匀得到稀土溶液；在持续搅拌状态下，将锌源溶液缓慢加入稀土溶液中，最后加入硝酸钠，使其完全溶解，经过滤后，即得到含有镧离子的无氰浸锌液。

2)基于上述无氰浸锌液的铝合金浸锌工艺，包括如下过程：

将铝合金基材依次经除油、水洗、酸洗、水洗、碱蚀、水洗、除灰、水洗后，浸入含有镧离子的无氰浸锌液中，其中浸锌液温度为20℃，浸锌时间为120s，即得到具有浸锌层的铝合金材料。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种无氰浸锌液，其特征在于，该浸锌液包括以下组分及质量浓度：锌离子30-70g/L，氢氧化钠80-120g/L，镍离子8-22g/L，铁离子0.5-1.5g/L，酒石酸钾钠70-110g/L，硝酸钠2-4g/L，稀土离子0.4-1.2g/L，其余为水；

其中，所述的锌离子通过将锌源溶于溶液中得到；

所述的镍离子通过将镍源溶于溶液中得到；

所述的铁离子通过将铁源溶于溶液中得到；

所述的稀土离子包括铈离子及镧离子中的至少一种，并分别通过将相应的铈源、镧源溶于溶液中得到；所述的铈源包括硝酸铈、硫酸铈、氯化铈中的至少一种；所述的镧源包括氯化镧、硝酸镧中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的一种无氰浸锌液，其特征在于，所述的锌源包括氧化锌、氯化锌、硫酸锌、硝酸锌、乙酸锌中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的一种无氰浸锌液，其特征在于，所述的镍源包括硫酸镍。

4.根据权利要求1所述的一种无氰浸锌液，其特征在于，所述的铁源包括氯化铁。

5.一种如权利要求1至4中任一项所述的无氰浸锌液的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1)按浸锌液的组成及浓度分别称取相应量的锌源、氢氧化钠、镍源、铁源、酒石酸钾钠、硝酸钠及稀土盐；

其中，所述的稀土盐为铈源或镧源中的至少一种；

2)配制氢氧化钠水溶液，加入锌源并搅拌，得到锌源溶液；并配制酒石酸钾钠水溶液，依次加入铁源、稀土盐、镍源并搅拌，得到稀土溶液；

3)将锌源溶液加入至稀土溶液，再加入硝酸钠并搅拌，经过滤后，得到无氰浸锌液。

6.一种如权利要求1至4中任一项所述的无氰浸锌液的应用，其特征在于，所述的无氰浸锌液用于铝及铝合金的电镀及化学镀领域。

7.根据权利要求6所述的一种无氰浸锌液的应用，其特征在于，基于所述的无氰浸锌液的铝及铝合金浸锌工艺，包括如下过程：将铝或铝合金基材依次经除油、水洗、酸洗、水洗、碱蚀、水洗、除灰、水洗后，浸入所述的无氰浸锌液中，即得到具有浸锌层的铝材料或铝合金材料。

8.根据权利要求7所述的一种无氰浸锌液的应用，其特征在于，所述的浸锌工艺中，浸锌温度为20-50℃，浸锌时间为20-120s。

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