TW201309853A - 鋯合金電鍍液組成物及電鍍體 - Google Patents

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Abstract

本發明以硫酸鋯作為起始物料，提供可用於工業的各種鋯合金電鍍液組成物。尤其是，利用有機酸錯合劑在酸性及鹼性電鍍液中包括選自鋁、鋅、鎘、鐵、銦、鎘、鈦、鈷、鎳、錫、鉛、銅、銀、鈀、鉑、金、銥、鋨的至少一種以上的金屬離子，以容易形成合金層。

Description

鋯合金電鍍液組成物及電鍍體 發明領域
本發明涉及包含鋯離子的鋯合金電鍍液組成物及電鍍體。
發明背景
在現有技術中，鋯以最普遍的化合物ZrO2的形式存在於我們周圍，而該化合物以粉末狀態投入於電鍍液中以共析粉末。
但是，自從1940年被發現之後，對鋯的研究還不是很充分，只被人們認為是與鈦一樣難以離子化的金屬，因此，不作為電鍍材料使用。
人們通常認為鋯的屬性與鈦相似。因為有很難將鋯離子用於電鍍的先入為主的偏見，未開發出各種鋯相關電鍍產品。
發明概要
因此，有必要離子化鋯並將其添加於各種電鍍液，以開發出各種鋯合金電鍍產品。
本發明的目的在於提供一種利用鋯離子溶液的各種合金電鍍液的基礎技術。
本發明的另一目的在於，提供一種可在酸性及鹼性電鍍液中任意使用鋯離子的技術。
本發明的又一目的在於，提供進行鋯合金電鍍的金屬 及塑膠產品。
利用本發明的鋯2元至3元合金電鍍，可在各種領域中進行提高高耐蝕性及機械強度的各種表面處理。
而且，可在各種領域進行工業用及裝飾用表面處理。
圖式簡單說明
圖1為對經鋅-鋯合金電鍍的試片進行HULLSELL測試的結果照片。
較佳實施例之詳細說明
為達到上述目的，本發明提供離子化鋯化合物添加於電鍍液的鋯離子水溶液的製備方法。
另外，提供向上述離子水溶液添加導電輔助劑及添加劑構成合金電鍍液的方法。
較之鈦，鋯比較容易製造出較穩定的離子溶液。鋯化合物有各種各樣，例如，二氯氧化鋯(ZrOCl2)、二氧化鋯(ZrO2)、硫酸鋯(Zr(SO4)2．4H2O)等約40種。
但是，上述大部分化合物即使不溶解於水、硫酸或鹽酸，也可利用克洛爾法經再生工藝製造成易溶解的化合物使用，從而可使用全部上述化合物。
因此，在本發明的中，作為達到上述目的的方法，將易溶於水的硫酸鋯(Zr(SO4)2．4H2O)作為)作為起始物料進行說明。
但是，有必要瞭解一下二氧化鋯的溶解。鋯與鈦不同，在二氧化鋯的製造工藝中，在高溫下(約800℃以上)與氧相遇形成二氧化鋯，但鈦可在常溫下形成鈍態皮膜。因此，溶解二氧化鋯不像金紅石型二氧化鈦那樣容易。但是，在相對低的塑性溫度500~600℃條件下進行乾燥的鋯粉末，易溶於未加熱的硫酸。
下面，以本發明的構成方法的作用和較佳實施例為中心，對本發明進行詳細說明。
硫酸鋯是向氫氧化鋯(Zr(OH)4)添加硫酸製造而成的物質，是用於潤滑油、化學試劑、白皮的鞣革的藥品，易溶於水而以離子狀態存在。
因此，用上述硫酸鋯製備鋯離子溶液，並向其中添加作為各種有機酸及pH調節劑的無機酸和鹼性物質、作為緩衝劑及導電輔助劑的各種鹼金屬化合物並添加選自鋁、鋅、鎘、鐵、銦、鎘、鈦、鈷、鎳、錫、鉛、銅、銀、鈀、鉑、金、銥、鋨的至少一種以上的金屬離子，以製備合金電鍍液。
尤其是，有機酸中的DL-Tartaric Acid起到錯合劑的作用，以在將硫酸鋯水溶液轉換為鹼性時也不致使離子狀態遭到破壞。
pH調節劑可選用硫酸、鹽酸、硝酸等無機酸，但較佳地，選用作為非揮發性酸的硫酸，而鹼性調節物質選用氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨等。
另外，導電輔助劑選用硫酸鉀、氯化鉀、氯化鈉、硝 酸鉀、硝酸鈉、氰化鈉、氰化鉀、硫酸銨、硝酸銨、氯化銨等，而緩衝劑可選用硼酸。
[實施例1]鋯離子溶液的製備
將100g的硫酸鋯攪拌於1升的蒸餾水中使其緩緩溶解。在溶解的過程中，溶液剛開始的時候比較渾濁，但稍後即變為透明離子溶液。在此，添加作為有機酸的50g的DL-Tartaric Acid並攪拌至全部溶解之後，添加50g的NaOH進行溶解。
最終的結果為，離子溶液的pH12以上，未產生沉澱。
[實施例2]鎳-鋯合金電鍍液的製備及電鍍
製備如下構成的鎳-鋯合金電鍍液：
硫酸鎳200g
氯化鎳40g
硼酸50g
實施例1的鋯離子溶液40ml
其餘添加水製備1升的量。
pH 4.5(用燒鹼及硫酸調節)
溫度50℃
光澤劑選用市售的鎳光澤劑2ml
在HULLSELL試驗槽中施加5A的電流進行3分鐘的電鍍確認的結果表明電鍍均勻。在上述電鍍液中，用硫酸調節pH逐漸降低的結果表明，低電流部位的被覆力減弱，但電鍍面反而變硬，且滑動性得到提高。在與鎳的合金電鍍中，適合的pH約為3.0~3.5。
在HULLSELL的高電流部分發生部分開裂。
在此溶液中用燒鹼(NaOH)將pH調節至8.0，但仍維持離子狀態。
[實施例3]鋅-鋯合金電鍍液的製備及電鍍
製備如下構成的鋅-鋯合金電鍍液：
硫酸鋅340g
鋯離子水溶液50ml
硫酸鉀50g(導電輔助劑)
硫酸鈉10g(導電輔助劑)
檸檬酸10g
其餘添加水製備1升的量。
pH 4.0(用燒鹼及硫酸調節)
溫度20℃
光澤劑選用市售的鋅光澤劑a劑20ml、b劑1ml
在HULLSELL槽施加1A的電流用上述電鍍液進行電鍍。均勻電鍍於HULLSELL試片，其結果如圖1所示。
上述電鍍液中，pH越高電鍍範圍變得越窄，而溫度上升或電鍍電壓上升，鈦的共析量越多。這是因為鋅在離子化傾向上位於比鋯高的位置，因此，表現出與鎳的合金正相反的顯像。雖然表面的電鍍範圍減少一些，但機械強度逐漸增加。
即，本鋯離子在離子化傾向上的位置為Al>Zn>Cr>Fe>In>Cd>Zr>Ti>Co>Ni>Sn>Pb>Cu>Ag>Pd>Pt>Au>Ir>Os。
因此，可通過本發明製備添加選自鋁、鋅、鎘、鐵、 銦、鎘、鈦、鈷、鎳、錫、鉛、銅、銀、鈀、鉑、金、銥、鋨的至少一種以上的金屬離子的鋯合金電鍍液，並且，利用上述電鍍液生產各種電鍍產品。
圖1為對經鋅-鋯合金電鍍的試片進行HULLSELL測試的結果照片。

Claims (4)

  1. 一種鋯合金電鍍液組成物，其係藉由將硫酸鋯(Zr(SO4)2．4H2O)作為起始物料並將DL-Tartaric acid作為錯合劑而製備。
  2. 如申請專利範圍第1項之鋯合金電鍍液組成物，其中，鋯合金電鍍液組成物包括選自鋁、鋅、鎘、鐵、銦、鎘、鈦、鈷、鎳、錫、鉛、銅、銀、鈀、鉑、金、銥、鋨的至少一種以上的金屬離子。
  3. 如申請專利範圍第1項之鋯合金電鍍液組成物，其中，在上述鋯合金電鍍和組成物中還包括作為穩定劑及添加劑的有機酸。
  4. 金屬及非金屬產品，各包含至少一層電鍍層，該電鍍層係使用如申請專利範圍第1項之鋯合金電鍍液組成物在其表面所形成者。
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