專利名稱：電鍍液、其制備方法及應用此電鍍液的鍍鋅工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及對金屬工件進行電鍍表面處理的溶液，還涉及此溶液的制備方法以及應用此溶液的鍍鋅工藝。
背景技術：
我國電鍍加工中涉及最廣的是鍍鋅、銅、鎳、鉻，其中鍍鋅一項占45 50%。在鍍鋅工藝中，堿性鍍鋅應用最廣泛，它具有成本低、鍍液成分簡單、廢水易于處理、鍍層與基體結合力好、細致光亮、韌性好、經鈍化處理具有很好的耐蝕性和裝飾性等優(yōu)點。堿性鍍鋅可分為氰化鍍鋅和無氰鍍鋅，氰化鍍鋅的鍍液含有劇毒氰化物，排放的廢水和廢氣嚴重污染環(huán)境，因此堿性無氰鍍鋅已經逐漸取代堿性氰化鍍鋅。 目前，堿性無氰鍍鋅鍍液采用的是含以下濃度物質的水溶液Zn07.5 22. 5g/L、NaOHl20 150g/L、堿性無氰開缸劑10 30mL/L、主光劑O. 52 3. OmL/L,電流密度O. 3
0.13A/dm2，溫度條件室溫。但是，這種堿性無氰鍍鋅工藝在電流效率、均鍍能力和深鍍能力上都比不上堿性氰化鍍鋅，其在鍍層的結合力和脆性方面與堿性氰化鍍鋅相比也存在一定的差距，導致這種堿性無氰鍍鋅無法大范圍推廣使用。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種電鍍液，以解決上述技術問題中的至少一個方面。本發(fā)明的第二個目的在于提供一種電鍍液的制備方法，以解決上述技術問題中的至少一個方面。本發(fā)明的第三個目的在于提供一種應用上述電鍍液的鍍鋅工藝，以解決上述技術問題中的至少一個方面。根據本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提供了一種電鍍液，主要由以下物質的水溶液組成鋅、氫氧化鈉、碳酸鈉、調整劑、開缸劑、主光劑和走位劑。本發(fā)明通過在電鍍液中加入幾種添加劑，調整適當的鋅離子濃度和電流密度，使得電鍍液具有更好的分散能力，使得電鍍液具有較好的電流效率、均鍍能力和深鍍能力。由此，使得該電鍍液獲得的鍍層具有更好的物理性能，更加光亮飽滿、均勻細膩，并具有較強的結合能力。在一些實施方式中，本發(fā)明的電鍍液可以主要由以下濃度物質的水溶液組成鋅10. O 14. Og/L、氫氧化鈉120. O 145. Og/L、碳酸鈉8. O 30. Og/L、調整劑25. O 30. OmL/L、開缸劑6. O 8. 0mL/L、主光劑1. O 2. 0mL/L和走位劑1. O 2. 0mL/L。由此，可以使得電鍍液的電流效率、均鍍能力和深鍍能力更佳，獲得的鍍層更加均勻細膩，鍍層的結合力更強。上述各物質濃度可以優(yōu)選為鋅10. O 12. 0g/L、氫氧化鈉126. O 140. 0g/L、碳酸鈉10. O 28. 8g/L、調整劑26. 4 29. lmL/L、開缸劑6. 5 7. 5mL/L、主光劑1. 3
1.8mL/L和走位劑1.1 1. 4mL/L。由此，可以使得電鍍液的電流效率、均鍍能力和深鍍能力更佳，獲得的鍍層更加均勻細膩，鍍層的結合力更強。上述各物質濃度可以進一步優(yōu)選為鋅12. Og/L、氫氧化鈉132. Og/L、碳酸鈉19. Og/L、調整劑27. OmL/L、開缸劑7. OmL/L、主光劑1. 5mL/L和走位劑1. 2mL/L。由此，可以使得電鍍液的電流效率、均鍍能力和深鍍能力更佳，獲得的鍍層更加均勻細膩，鍍層的結合力更強。上述的調整劑可以是硅酸鹽-水溶液，硅酸鹽的質量百分濃度一般為70 85%。上述的開缸劑主要由下述物質的水溶液組成聚乙烯亞胺均聚物、1-芐基-3-羧基吡啶嗡氯化物、1-芐基吡啶嗡-3-羧酸鹽和水溶性陽離子聚合物。各物質的質量百分濃度優(yōu)選為聚乙烯亞胺均聚物7 12%、1-芐基-3-羧基吡啶嗡氯化物3 5%、1-芐基吡啶嗡-3-羧酸鹽6 10%和水溶性陽離子聚合物7 10%。
上述的主光劑主要由下述物質的水溶液組成咪唑丙氧基縮合物、烯丙氧基縮合物和1-芐基吡啶嗡-3-羧酸鹽。各物質的質量百分濃度優(yōu)選為咪唑丙氧基縮合物10 12%、烯丙氧基縮合物8 10%和1-芐基吡啶嗡-3-羧酸鹽9 10%。上述的走位劑主要由聚氨砜和水溶性陽離子聚合物的水溶液組成。各物質的質量百分濃度優(yōu)選為聚氨砜25 29%和水溶性陽離子聚合物I 5%。上述的水溶性陽離子聚合物是質量比為1:1的二氨基脲聚合物和陽離子聚合物(MOME)的混合物。本發(fā)明的開缸劑不僅能使鍍層結晶細化，還具有除雜效果，能有效掩蔽槽中多種金屬雜質，改進分散能力，改善均鍍能力；主光劑起光亮作用，使鍍層更加飽滿光亮，鍍層細膩；走位劑能使低電流區(qū)亮度提高，可以提高電流效率和深鍍能力；而調整劑改善鍍層脆性。根據本發(fā)明的另一個方面，本發(fā)明提供了上述電鍍液的制備方法，包括以下步驟往溶鋅槽里加入水和所需的碳酸鈉，然后，緩慢加入NaOH，確保在NaOH的溶解過程中溶液溫度低于80°C，再往溶液中加入鋅使其溶解，調整溶液中NaOH和鋅的濃度至所需比例后，將溶液溫度降至40°C以下，對電鍍槽與溶鋅槽進行過濾交換，交換均勻后，按比例往電鍍槽中加入調整劑、開缸劑、走位劑和補充劑。本發(fā)明的制備方法，可以給鍍液提供優(yōu)良的分布力，不影響電鍍速率和陰極效率，改善傳統(tǒng)堿性無氰鍍鋅的深鍍能力、分散能力、鍍層結合能力，使鋅有更高的使用效益，提聞生廣效益。在一些實施方式中，電鍍槽可以是聚丙烯或聚氯乙烯樹脂材料制成的電鍍槽。在制備本發(fā)明電鍍液前，需要徹底清洗電鍍槽、溶鋅槽和過濾機濾芯。如果電鍍槽和溶鋅槽是舊槽，徹底清洗干凈即可使用，若是使用新槽，需使用10%溫氫氧化鈉溶液浸泡后才可使用。選用上述電鍍槽，可以減少外部環(huán)境對鍍層的影響。在一些實施方式中，加入NaOH的同時可以進行攪拌，并加一風管幫助溶解。NaOH的溶解過程中會放熱，需監(jiān)控溶液溫度，溶液溫度不能超過80°C，否則停止添加NaOH。使用風管，不僅可以防止NaOH堆積在槽底結塊，還可以幫助溶液散熱。在一些實施方式中,鋅可以為鋅塊,鋅塊裝在鐵籃內置入熱的NaOH溶液中進行溶解。由此,可以均勻地將鋅溶入溶液中,避免在溶液中混入固體的鋅。根據本發(fā)明的另一個方面，本發(fā)明提供了應用上述電鍍液的鍍鋅工藝，根據上述電鍍液的制備方法制備出本發(fā)明的電鍍液，在溫度為25°C、電流密度為2. OA/dm2的條件下，以需電鍍的工件為陰極，金屬板為陽極，陽極與陰極面積比為2:1，進行電鍍。這種新型工藝對使用者來說能夠減少電鍍時間，提高鋅的使用率，操作簡單，不易燒焦。在一些實施方式中，電鍍開始時可以弱電解以融合各添加劑，4 6小時后，開始HULL CELL (赫爾槽)試片觀察，試鍍成功后，再進行電鍍。HULL CELL試片只需要少量鍍液，經過短時間試驗便能得到在較寬的電流密度范圍內鍍液的電鍍效果，可以有效的控制電鍍過程并進行維護。
具體實施例方式下面通過實施例對本發(fā)明作進一步詳細的說明。徹底清洗電鍍槽、溶鋅槽和過濾機濾芯。電鍍槽可以是聚丙烯或聚氯乙烯樹脂材料制成的電鍍槽。如果電鍍槽和溶鋅槽是舊槽，需要徹底清洗干凈即可使用，如果是新槽，則需使用10%溫氫氧化鈉溶液浸泡后才可使用。首先，配備溶鋅槽。在溶鋅槽里加純水2/3，加入碳酸鈉至表I中的濃度，攪拌下緩慢加入NaOH，此時可臨時加一風管以幫助溶解，防止NaOH堆積在槽底結塊。此時溶液會放熱，需監(jiān)控溶液溫度，隨時監(jiān)測溫度不能超過80°C，否則停止添加NaOH。將裝滿鋅塊的鐵籃置入熱的NaOH中開始溶鋅，每四小時測定一次鋅的濃度，當鋅的濃度達到表I中的濃度時，將鋅籃取出。分批次加入剩下的NaOH使其達到表I中的濃度。此時，需要注意溶液溫度的變化，防止槽子的變形。其次，待溫度降至40°C以下后，用泵將溶鋅槽中的溶液抽出，經過過濾器，進入電鍍槽，進行電鍍槽與溶鋅槽的溶液過濾交換。待交換均勻后，測定ZruNaOH濃度；Zn不夠則需要繼續(xù)溶鋅,NaOH不夠則需要補加。繼續(xù)過濾，待槽液澄清；若槽液很臟，需活性碳過濾。最后，按照表I的濃度要求依次將調整劑、開缸劑、走位劑、補充劑的加入到電鍍槽。調整劑、開缸劑、走位劑、補充劑的組成如表2所示。在溫度為25°C、電流密度為2. OA/dm2的條件下，以需電鍍的工件為陰極，金屬板為陽極，陽極與陰極面積比為2:1，進行電鍍。開始弱電解，融合各添加劑，以發(fā)揮最大性能，約4 6小時，開始HULL CELL試片觀察，試鍍。試鍍成功后再進行正式電鍍。電鍍過程中要隨時檢測電鍍液的情況，進行槽液維護，具體如下1、需要經常性分析鋅的濃度，防止鋅的濃度波動較大。鋅的分析具體操作如下試劑鉻黑T指示劑；0· 05M EDTA (準確稱取20g乙二胺四乙酸二鈉溶于IOOOmL水中，搖勻)；pH=10緩沖溶液(50g/L氯化氨+350mL/L氨水)。分析過程I)取ImL工作液樣品到250mL干凈錐形瓶中，并加去離子水50mL ；2)加20mL的pH=10緩沖溶液；3)加鉻黑T指示劑少許，溶液的顏色變成藍紫色；4)用O. 05M EDTA標液滴定到溶液變成藍色為終點，記錄消耗EDTA的體積為V。5)計算Zn (g/L) =CEDTAXVEDTAX65. 42、氫氧化鈉需要及時分析補加，同時注意控制氫氧化鈉與鋅的比例。氫氧化鈉含量分析具體步驟如下試劑酚酞指示劑；0. 5M鹽酸標液(準確量取41. 7mL鹽酸，注入IOOOmL水中，混勻)。分析過程I)取ImL樣品到干凈錐形瓶中并加水50mL ；2)加2-5滴酚酞指示劑；
3)用O. 5M鹽酸標液滴定,從紅色變?yōu)闊o色為終點，記錄消耗鹽酸標液的體積數為V。4 )計算氫氧化鈉(g/L ) =Chc1 X Vhc1 X 403、各添加劑應做到少加勤加，調整劑起結晶細化鍍層作用，添加方式為每25kg氫氧化鈉需添加5L，主光劑起光亮作用，消耗為100-160mL/KAH，走位劑起分散走位作用，消耗為50-80mL/KAH，開缸劑起支撐作用，可以讓補充劑與走位劑的效能更好的發(fā)揮出來，只有帶出損失，沒有KAH消耗。4、過濾機至少配置4個循環(huán)，需檢查表壓及時清洗，可定期活性炭處理。 記錄電鍍液的均鍍性(采用赫爾槽試片來評價電鍍的均鍍性，鍍出高低區(qū)厚度均達到要求的鋅層的時間)、電流效率(電流效率越高，性能越好)、光亮區(qū)范圍(具有耐大電流沖擊而不燒焦的能力，得到光亮華麗的鍍鋅層的電流密度范圍)以及鍍層的表觀性能，測試結果如表3所示。按照上述方法配置表I中對比例I 5的電鍍液，并按上述的條件進行電鍍，測試
其均鍍性、電流效率及光亮區(qū)范圍，測試結果如表3所示。
權利要求
1.電鍍液，主要由以下物質的水溶液組成鋅、氫氧化鈉、碳酸鈉、調整劑、開缸劑、主光劑和走位劑。
2.根據權利要求1所述的電鍍液，其特征在于，主要由以下濃度物質的水溶液組成 鋅10. O 14. Og/L、氫氧化鈉120. O 145. Og/L、碳酸鈉8. O 30. Og/L、調整劑25. O 30. OmL/L、開缸劑 6. O 8. OmL/L、主光劑1. O 2. 0mL/L 和走位劑1. O 2. 0mL/L。
3.根據權利要求1或2所述的電鍍液，其特征在于，所述的調整劑是硅酸鹽-水溶液。
4.根據權利要求1所述的電鍍液，其特征在于，所述的開缸劑主要由下述物質的水溶液組成 聚乙烯亞胺均聚物、1-芐基-3-羧基吡啶嗡氯化物、1-芐基吡啶嗡-3-羧酸鹽和水溶性陽離子聚合物。
5.根據權利要求1或2所述的電鍍液，其特征在于，所述的主光劑主要由下述物質的水溶液組成咪唑丙氧基縮合物、烯丙氧基縮合物和1-芐基吡啶嗡-3-羧酸鹽。
6.根據權利要求1所述的電鍍液，其特征在于，所述的走位劑主要由聚氨砜和水溶性陽離子聚合物的水溶液組成。
7.根據權利要求4或6所述的電鍍液，其特征在于，所述的水溶性陽離子聚合物是質量比為1:1的二氨基脲聚合物和陽離子聚合物的混合物。
8.根據權利要求1或2所述的電鍍液的制備方法，其特征在于，包括以下步驟往溶鋅槽里加入水和所需的碳酸鈉，然后，加入NaOH,確保在NaOH的溶解過程中溶液溫度低于80°C，再往溶液中加入鋅使其溶解，調整溶液中NaOH和鋅的濃度至所需比例后， 將溶液溫度降至40°C以下，對電鍍槽與溶鋅槽進行過濾交換，交換均勻后，按比例往電鍍槽中加入調整劑、開缸劑、走位劑和補充劑。
9.一種鍍鋅工藝，其特征在于，根據權利要求8所述的電鍍液的制備方法制備出權利要求I或2所述的電鍍液，在溫度為25°C、電流密度為2. OA/dm2的條件下，以需電鍍的工件為陰極，金屬板為陽極，陽極與陰極面積比為2:1，進行電鍍。
10.根據權利要求9所述的鍍鋅工藝，其特征在于，電鍍開始時弱電解以融合各添加劑，4 6小時后，開始HULL CELL試片觀察，試鍍成功后，再進行電鍍。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電鍍液，主要由以下物質的水溶液組成鋅、氫氧化鈉、碳酸鈉、調整劑、開缸劑、主光劑和走位劑。本發(fā)明通過在電鍍液中加入幾種添加劑，調整適當的鋅離子濃度和電流密度，使得電鍍液具有完美的分散能力，使得電鍍液具有較好的電流效率、均鍍能力和深鍍能力。由此，使得該電鍍液獲得的鍍層具有更好的物理性能，更加光亮飽滿、均勻細膩，并具有較強的結合能力。本發(fā)明還公開了上述電鍍液的制備方法以及應用上述電鍍液的鍍鋅工藝。
文檔編號C25D3/22GK103014785SQ20131000662
公開日2013年4月3日 申請日期2013年1月8日 優(yōu)先權日2013年1月8日
發(fā)明者舒平, 杜騰輝, 陳湘國 申請人:廣州博泉環(huán)保材料科技有限公司