CN111270276A - 闪镀锌镀液及其制备方法与闪镀方法 - Google Patents

闪镀锌镀液及其制备方法与闪镀方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种闪镀锌镀液及其制备方法与闪镀方法，属于电镀技术领域。该闪镀锌镀液由如下质量百分比的各组分制备而成，无机锌盐：10～20％；无机电镀添加剂：1～5％；络合剂：2～10％；余量为溶剂；其中，所述无机锌盐为氯化锌、硝酸锌、氨基磺酸锌、氟硼酸锌或硫酸锌中的一种或两种。在带钢电镀锌机组的前处理与正常电镀区段之间，采用上述闪镀锌镀液进行闪镀锌工艺，在带钢表面形成闪镀层，从而显著降低带钢表面的缺陷对电镀质量的影响，大幅改善带钢电镀后表面镀层的均匀性，获得细腻、光亮的锌层表面。

Description

闪镀锌镀液及其制备方法与闪镀方法
技术领域
本发明涉及一种金属表面的电镀防护处理，属于电镀技术领域，具体地涉及。
背景技术
目前国内大部分钢厂在金属表面电镀锌时，容易因为基板表面的质量缺陷影响电镀后电镀锌产品的表面质量，造成巨大的经济损失。
闪镀是指在短时间内通过使用大电流，在镀件表面尽快镀上一层极薄的镀层，为下一步电镀做好准备。目前在国内外钢厂的电镀锌生产中，有少数在几个钢厂电镀锌机组在电镀锌前使用闪镀处理，在带钢电镀锌机组的前处理与正常电镀区段之间，增加闪镀工艺段，从而显著降低带钢表面的缺陷对电镀质量的影响，大幅改善带钢电镀后表面镀层的均匀性，获得细腻、光亮的锌层表面。目前常见的闪镀技术有闪镀镍，即在电镀前先闪镀一层镍层。但是闪镀镍技术会产生含镍离子的报废槽液和漂洗废水，而镍离子是重金属离子，其毒害性大，对环境污染大。随着国内对污染物排放的要求越来越严格，闪镀镍的应用将受到越来越大的限制。因此，需开发一种绿色环保的闪镀预处理技术。
目前已开发出了闪镀铁工艺，然而对于现场生产中存在着两方面技术问题，首先闪镀铁技术是在电镀锌基板上闪镀一层金属铁层，由于与后续的电镀锌镀层属于不同的金属镀层，后续的金属锌镀层与闪镀铁镀层之间存在不同镀层之间的局部内应力，影响锌镀层的镀层结合力，导致镀层结合力差，在客户端使用时可能会造成镀层脱、剥落隐患。其次是用于镀液中的铁离子，在现场生产时如果管控不当，当铁离子流入下一工序段的电镀锌镀液中，铁离子的存在，会影响电镀锌的电镀效果，使得电镀锌镀层厚度不均、结晶粗大、针孔、镀层灰暗、附着力变弱等缺陷，在实际现场连续电镀锌生产工艺中难以管控。而闪镀锌工艺中的镀锌离子，与后续的电镀锌的锌盐为同一种无机金属盐，因此不会产生上述镀铁工艺的问题，同时还可以补充电镀锌电镀时的锌损失，但由于闪镀锌需要克服现有镀锌金属的活泼性，而金属铁属于常用钝化金属，是本领域技术人员比较容易想到的表面钝化处理物质。
发明内容
为实现上述目的，本发明公开了一种闪镀锌镀液及其制备方法与闪镀方法，针对电镀锌的表面质量缺陷问题，在带钢电镀锌机组的前处理与正常电镀区段之间，增加闪镀锌工艺段，从而显著降低带钢表面的缺陷对电镀质量的影响，大幅改善带钢电镀后表面镀层的均匀性，获得细腻、光亮的锌层表面。
为实现上述目的，本发明公开了一种闪镀锌镀液，它由如下质量百分比的各组分制备而成，
无机锌盐：10～20％；
无机电镀添加剂：1～5％；
络合剂：2～10％；
余量为溶剂；
其中，所述无机锌盐为氯化锌、硝酸锌、氨基磺酸锌、氟硼酸锌或硫酸锌中的一种或两种。
进一步地，所述无机电镀添加剂为硫脲、聚丙烯酰胺、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、亚硫酸铵或柠檬酸钠中的至少一种。
进一步地，所述溶剂为水，所述闪镀锌镀液中锌离子浓度为2～40g/L。
进一步地，所述络合剂为硼酸钠、磷酸三钠或糖精中的一种或两种。
进一步地，所述溶剂为水。
为更好的实现本发明技术目的，本发明还公开了上述闪镀锌镀液的闪镀方法，该闪镀处理位于带钢电镀锌机组的前处理与正常电镀区段之间，包括如下步骤：
1)将带钢作为阴极浸润在闪镀锌镀液中或将闪镀锌镀液直接喷淋在带钢表面，所述闪镀锌镀液中锌离子浓度为2～40g/L；
2)控制带钢表面阴极电流的电流密度在1～50A/dm2的条件下进行闪镀处理，得到表面为闪镀锌层且所述闪镀锌层厚度为30～100nm的带钢。
进一步地，闪镀锌镀液在带钢表面生成均匀的纳米锌镀层。
进一步地，所述闪镀处理是在30～60℃的温度下进行。
进一步地，所述闪镀处理时间为1～5s。
进一步地，所述闪镀锌层与后续的镀层结合力好，所述闪镀锌层180°折弯无脱锌。
进一步地，所述闪镀锌层的耐蚀性好，72小时盐雾实验表面生锈面积均小于1％。
此外，本发明还公开了一种闪镀锌镀液的制备方法，它包括取质量百分比为10～20％的无机锌盐、1～5％的无机电镀添加剂、2～10％的络合剂置于溶剂中，室温下搅拌均匀，制得浓度为2～40g/L的闪镀锌镀液。
在闪镀锌过程中，镀液中的锌离子传递到作为阴极的带钢表面吸附在带钢表面，通过由整流器提供的阴极电流进行电荷传递反应还原为锌原子，并得到闪镀锌层，而闪镀电沉积过程中非常关键的步骤是新晶核的生成和晶体的成长，这两个步骤的竞争直接影响到镀层生成的晶粒状态。而本发明的闪镀锌镀液具有高的阴极过电势、高的吸附原子总数和低的吸附原子表面迁移率，满足大量形核和减少晶粒生长的必要条件，使晶核形成，但是晶核和晶粒生长却能得到较大的抑制，从而可以得到纳米锌镀层，该纳米锌镀层致密，不论从镀层的厚度还是晶核的大小都是呈纳米级状态，从而使镀层具有表面均匀、内应力小、光亮度高和具有优异的表面质量等众多独特的特点，对金属基板表面缺陷有明显的遮盖效果，此外，该纳米锌镀层区别于纳米铁镀层，与后续的电镀锌层属于同一种金属，不会产生电偶腐蚀，同时铁相比于锌为钝化金属，锌较铁更为活泼，因此会加速电镀锌镀层的腐蚀，故在闪镀处理时应尽可能的快速处理，避免其较长时间的与空气接触。
本发明的有益效果如下：
1、本发明设计的闪镀锌液绿色环保、无污染，而且适用电流密度范围广；主盐锌离子用量少、无毒无异味、完全水溶，容易得到、成本低。
2、本发明采用设计的闪镀锌液在带钢表面形成纳米级闪镀锌层，该闪镀锌层晶粒细小均匀、比表面积大，与后续的镀锌层结合力好，减少了不同金属镀层间的电偶腐蚀作用；同时该闪镀锌层为下步的电镀锌提供了良好的活性表面；降低了钢板表面的界面张力，使得后续的电镀锌板具有优异的表面质量，可获得表面性能好，耐蚀性高的电镀锌层，提高了电镀锌层的光亮度和表面外观质量。
具体实施方式
本发明公开了一种闪镀锌镀液及其制备方法与闪镀方法，其要解决的是现有闪镀铁存在的技术问题，为进一步阐述本申请的闪镀锌工艺，以下结合具体实施例进行详细阐述。
实施例1
将重量百分数为10％的氯化锌、3％的亚硫酸铵、2％的柠檬酸钠、2％的糖精和83％的蒸馏水相互混合，搅拌均匀，制得锌离子浓度为5g/L的闪镀锌镀液。在该闪镀锌镀液中，在30℃下以碳钢为阴极，通过10A/dm2的电流处理5s，得到厚度为50nm的闪镀锌层，然后继续再在闪镀锌层表面进行电镀锌，可以得到光亮、均匀、表面质量优良的电镀锌层。
表面镀层光亮、饱满、镀层180°折弯无脱锌、72小时盐雾实验表面生锈面积小于1％。
实施例2
将重量百分数为15％的硝酸锌、5％氨基磺酸锌、5％的硫脲、10％的糖精和65％的蒸馏水相互混合，搅拌均匀，制得锌离子浓度为40g/L的闪镀锌镀液。在该闪镀锌镀液中，在60℃下以碳钢为阴极，通过40A/dm2的电流处理1s，得到厚度为80nm的闪、镀锌层，然后继续再在闪镀锌层表面进行电镀锌，可以得到光亮、均匀、表面质量优良的电镀锌层。
表面镀层光亮、饱满、镀层180°折弯无脱锌、72小时盐雾实验表面生锈面积小于1％。
实施例3
将重量百分数为15％的氟硼酸锌、1％的十二烷基磺酸钠、1％的碘化钾、3％的亚硫酸铵、5％的磷酸三钠和75％的蒸馏水相互混合，搅拌均匀，制得锌离子浓度为30g/L闪镀锌镀液。在该闪镀锌镀液中，在45℃下以碳钢为阴极，通过25A/dm2的电流处理3s，得到厚度为60nm的闪镀锌层。然后继续再在闪镀锌层表面进行电镀锌，可以得到光亮、均匀、表面质量优良的电镀锌层。
表面镀层光亮、饱满、镀层180°折弯无脱锌、72小时盐雾实验表面生锈面积小于1％。
实施例4
将重量百分数为20％的硫酸锌、1％的聚丙烯酰胺、3％的柠檬酸钠、8％的硼酸钠和68％的蒸馏水相互混合，搅拌均匀，制得锌离子浓度为40g/L闪镀锌镀液。在该闪镀锌镀液中，在50℃下以碳钢为阴极，通过15A/dm2的电流处理3s，得到厚度为100nm的闪镀锌层。然后继续再在闪镀锌层表面进行电镀锌，可以得到光亮、均匀、表面质量优良的电镀锌层。
表面镀层光亮、饱满、镀层180°折弯无脱锌、72小时盐雾实验表面生锈面积小于1％。
余下实施例5～16及对比例1的电镀液配置情况及闪镀工艺分别如表1、表2；
其中，上述实施例1～16及对比例1中各组分及质量百分比的列表1如下；
表1各实施例的组分配比
Figure BDA0002429745920000061
Figure BDA0002429745920000071
表2各实施例闪镀的工艺条件
Figure BDA0002429745920000072
由上述表1及表2可知，选择本发明设计的闪镀锌液有利于在带钢表面形成纳米级闪镀锌层，有利于保证电镀锌板优异的表面质量。

Claims (10)

1.一种闪镀锌镀液，其特征在于，它由如下质量百分比的各组分制备而成，
无机锌盐：10～20％；
无机电镀添加剂：1～5％；
络合剂：2～10％；
余量为溶剂；
其中，所述无机锌盐为氯化锌、硝酸锌、氨基磺酸锌、氟硼酸锌或硫酸锌中的一种或两种。
2.根据权利要求1所述闪镀锌镀液，其特征在于，所述无机电镀添加剂为硫脲、聚丙烯酰胺、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、亚硫酸铵或柠檬酸钠中的至少一种。
3.根据权利要求1或2所述闪镀锌镀液，其特征在于，所述溶剂为水，所述闪镀锌镀液中锌离子浓度为2～40g/L。
4.一种权利要求1～3所述闪镀锌镀液的闪镀方法，该闪镀处理位于带钢电镀锌机组的前处理与正常电镀区段之间，其特征在于，包括如下步骤：
1)将带钢作为阴极浸润在闪镀锌镀液中或将闪镀锌镀液直接喷淋在带钢表面，所述闪镀锌镀液中锌离子浓度为2～40g/L；
2)控制带钢表面阴极电流的电流密度在1～50A/dm2的条件下进行闪镀处理，得到表面为闪镀锌层且所述闪镀锌层厚度为30～100nm的带钢。
5.根据权利要求4所述闪镀方法，其特征在于，闪镀锌镀液在带钢表面生成均匀的纳米锌镀层。
6.根据权利要求4或5所述闪镀方法，其特征在于，所述闪镀处理是在30～60℃的温度下进行。
7.根据权利要求4或5所述闪镀方法，其特征在于，所述闪镀处理时间为1～5s。
8.根据权利要求4或5所述闪镀方法，其特征在于，所述闪镀锌层与后续的镀层结合力好，所述闪镀锌层180°折弯无脱锌。
9.根据权利要求4或5所述闪镀方法，其特征在于，所述闪镀锌层的耐蚀性好，72小时盐雾实验表面生锈面积均小于1％。
10.一种权利要求1～3所述闪镀锌镀液的制备方法，其特征在于，它包括取质量百分比为10～20％的无机锌盐、1～5％的无机电镀添加剂、2～10％的络合剂置于溶剂中，室温下搅拌均匀，制得浓度为2～40g/L的闪镀锌镀液。
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