專利名稱：制品電鍍鍍鋅的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電鍍，更確切地說，涉及鋼制品或鋁合金制品的電鍍鍍鋅方法以獲得這些制品的防護(hù)或裝飾鍍層。
目前，最大的困難在于復(fù)雜形狀制品的鍍鋅。對此，含有有機(jī)添加劑的堿性電解質(zhì)水溶液鍍鋅最為可取。為獲得高質(zhì)量鍍層使這些電解質(zhì)量在工業(yè)上有使用的可能性取決于有機(jī)添加劑的消耗量、工作電流密度的范圍和電解質(zhì)的擴(kuò)散能力。
在復(fù)雜形狀制品鍍鋅時的工作電流密度范圍是指得到高質(zhì)量鍍鋅層時的(電流密度)范圍，其值取決于最難達(dá)到的(凹形)制品區(qū)段表面的工作電流密度值和最易達(dá)到的(凸形)制品區(qū)段表面的工作電流密度值。通常最易達(dá)到的區(qū)段表面的工作電流密度值高出最難達(dá)到的區(qū)段表面的工作電流密度值20倍以上。
已知工作電流密度范圍越寬，越可以在較大的給定電流密度下進(jìn)行電鍍而不使凸出區(qū)段表面的鍍鋅層燒焦并不使復(fù)雜形狀制品的凹陷區(qū)段表面的鍍層變暗。
必須指出，在簡單形狀制品(為平板)表面上的工作電流密度值實際上等于由電路中的電流和被鍍鋅制品表面的電流之比所決定的電流密度的給定值。
已知有機(jī)添加劑的消耗量是電解質(zhì)和所得鍍層質(zhì)量的重要經(jīng)營指標(biāo)添加劑消耗量越大，越需要經(jīng)常修正電解質(zhì)，此外，添加劑消耗量越大，它在鍍層中的含量也越大，導(dǎo)致鍍層的物理機(jī)械性能的降低，例如增加鍍層的內(nèi)應(yīng)力(即降低層的塑性)。另外，增加添加劑的消耗量會降低鍍鋅過程的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。
利用鍍鋅電解質(zhì)的決定性條件是在保證復(fù)雜形狀制品的各個區(qū)段具有所需要的鍍層時對鋅的需求量經(jīng)濟(jì)，即電解質(zhì)應(yīng)該有高度的擴(kuò)散能力。
制品，如鋼制品或合金制品的電鍍鍍鋅的已知方法是以鋅或鋁為基礎(chǔ)，從堿性鍍鋅電解質(zhì)水溶液中把鋅沉淀在上述制品的表面，電解質(zhì)的組成如下，克/升氧化鋅5.5-21.8苛性鈉130-200有機(jī)添加劑芳香醛0.1-1聚胺砜1-10(US，A，4030987)獲得所述聚胺砜的方法是將二甲基二丙烯基氯化銨在二甲基亞砜中的30-70%的溶液在聚合引發(fā)劑-過硫酸銨的存在下，并用二氧化硫飽和溶液，在溫度30-50℃進(jìn)行聚合，歷時20-72小時，隨后分離出同的產(chǎn)品(JP，A，343/1970)。
上述聚胺砜還可以用共聚合的方法獲得，例如在波長為300-450nm的光束照射下使二甲基二丙烯基氯化銨與二氧化硫聚合，隨后分離出目的產(chǎn)品(JP，A，37033/1970)。
在上述方法中所用鍍鋅電解質(zhì)的缺點(diǎn)是在電解質(zhì)的成分中有芳香醛，由于它的分解需要經(jīng)常按上述添加量修正電解質(zhì)的成分。例如，在含有267毫升上述堿性鍍鋅電解質(zhì)的水溶液的“胡拉”(Хулла)槽內(nèi)電解時其最佳成份為克/升氧化鋅-15，苛性堿-130，甲氧基苯甲醛-0.5，聚胺砜-3，電流2安培，電解質(zhì)溫度25℃，電解持續(xù)時間10分鐘，在完成5-15塊鋼板的鍍鋅后就要添加芳香醛以修正電解質(zhì)。
在上述方法中使用的鍍鋅電解質(zhì)的工作能力在電解時可以保持而不需修正有機(jī)添加劑的(芳香醛及聚胺砜)電解質(zhì)的成分，如果在電解時間內(nèi)通過1升電解質(zhì)的電量不超過100安培·小時。
此外，電解質(zhì)成分的不穩(wěn)定性導(dǎo)致降低鍍鋅層的塑性和降低鋅的沉降速度。
US，A，4030987描述，鋅從電解質(zhì)沉降所得到的鍍鋅層有令人滿意的塑性。例如，把鍍鋅層厚度為8微米的鋼板一次性地彎曲180°，鍍層不去皮。
在使用上述電解質(zhì)時工作電流密度的范圍(0.05-27安培/平方英寸)不允許強(qiáng)化復(fù)雜形狀制品的鍍鋅過程。當(dāng)工作電流密度為3安培/平方英寸(該電流密度從所述工作電流密度范圍內(nèi)選定時，鋅從上述組分的電解質(zhì)量中沉降的速度不得超過0.7微米/7種印該組分電解質(zhì)的特征是擴(kuò)散能力不夠。擴(kuò)散能力是根據(jù)在“胡拉”槽內(nèi)的鋼質(zhì)陰極上測得的鋅的分布數(shù)據(jù)計算的，擴(kuò)散能力為50-60%。在給定的電流密度為1-5安培/平方英寸的范圍內(nèi)，使用上述最佳組分的電解質(zhì)，電解質(zhì)溫度為25℃，電解持續(xù)時間按平均鍍鋅層厚度為10微米計算時，在模擬復(fù)雜形狀制品的“莫來爾”(Молера)十段狹槽內(nèi)測得的擴(kuò)散能力為40-55%(H.T.Кудрявцев“金屬電鍍”1979，“Химия”，70-77頁)使用上述成分的電解質(zhì)時得到高度光澤的鍍鋅層，這是由于在電解質(zhì)的成分中，與聚胺砜同時加入了芳香醛。相對于銀鏡光澤所測得的鍍鋅層的光澤度有50-60%。
還已知鋼制品或鋅、鋁合金制品的電鍍鍍鋅方法，從堿性鍍鋅電解質(zhì)水溶液中把鋅沉降到上述制品的表面上，電解質(zhì)含有以下組分，克/升鋅的化合物(折合成鋅)7-15苛性鈉70-150有機(jī)添加劑芳香醛0.01-0.1
哌嗪與甲醛液、氯甲代環(huán)氧丙烷及硫脲的反應(yīng)產(chǎn)物1.5-5(SU，A，751176)使用上述電解質(zhì)時要求消耗相當(dāng)多的有機(jī)添加劑，從而必須經(jīng)常修改正電解質(zhì)的成分，例如在含有267毫升上述堿性鍍鋅電解質(zhì)的水溶液的“胡拉”槽內(nèi)電解時，最佳組分為(克/升)氧化鋅-15，苛性鈉-150，茴香醛-0.05，哌嗪與甲醛液、氯甲代環(huán)氧丙烷及硫脲的反應(yīng)產(chǎn)物-5，在電流2安培，電解質(zhì)溫度25℃，電解持續(xù)時間10分鐘時，電解質(zhì)的修正進(jìn)行如下在5塊鋼板鍍鋅后添加1/5原量的醛以補(bǔ)充芳香醛，而在15塊鋼板鍍鋅后添加1/5原量的上述反應(yīng)產(chǎn)物以補(bǔ)充上述反應(yīng)產(chǎn)物。在工業(yè)性電解時，每平方米厚度為10微米的鍍鋅層所消耗的有機(jī)添加劑的總量達(dá)20克。
如果在電解的時間內(nèi)通過1升電解質(zhì)的電量不超過20安培·小時在上述方法中使用的鍍鋅電解質(zhì)的工作能力在電解過程中可以保持而不需修正有機(jī)添加劑(芳香醛和上述反應(yīng)產(chǎn)物)電解質(zhì)的組分。
有機(jī)添加劑的高耗量導(dǎo)致在鍍鋅層中夾帶這些添加劑及其分解產(chǎn)物，從而急劇降低鍍層的物理機(jī)械性能。例如，用柔性陰極測得的鍍鋅層內(nèi)壓應(yīng)力達(dá)到300-400公斤/平方厘米，在鋼板上的厚度為10微米的鍍鋅層在把鋼板一次性地彎曲180°后就去皮了。
使用上述電解質(zhì)時的工作電流密度范圍(0.2-8安培/平方英寸)不能強(qiáng)化復(fù)雜結(jié)構(gòu)制品的鍍鋅過程。此時，當(dāng)工作電流密度從上述工作電流密度范圍內(nèi)(0.2-8安培/平方英寸)選取為3安培/平方英寸時，鋅從上述最佳組分的電解質(zhì)中沉降的速度不超過0.65微米/分鐘。
該電解質(zhì)的擴(kuò)散能力是低的，例如，在上述最佳組分情況下，當(dāng)給定的電流密度范圍為1-5安培/平方英寸，電解質(zhì)溫度為25℃，電解持續(xù)時間按平均鍍鋅層厚度為10微米計算，在模擬復(fù)雜形狀制品的“莫來爾”十段狹槽內(nèi)的擴(kuò)散能力為42-34%。
由于在上述電解質(zhì)中與上述反應(yīng)產(chǎn)物一起還存在著芳香醛，因此可得到具有高度光澤的鍍鋅層(相對于銀鏡光澤所測得的上述鍍鋅層的光澤度為30-40%。但是此時降低了鍍層的塑性，導(dǎo)致它易于去皮，特別在制品的光滑表面上。
本發(fā)明的基本任務(wù)是為制品電鍍鍍鋅法中所用的堿性電解質(zhì)水溶液(其中并含有氧化鋅、苛性鈉和有機(jī)添加)劑選擇這樣的有機(jī)添加劑，它能擴(kuò)大鍍鋅過程中工作電流密度的范圍，提高電解質(zhì)組分的穩(wěn)定性，增加電解質(zhì)的擴(kuò)散能力，提高鋅的沉降速度，改善所得鍍鋅層的塑性和光澤。
這個任務(wù)是這樣解決的提出了鋼制品或鋅鋁合金制品電鍍鍍鋅的方法，從含有5-20克/升氧化鋅，50-200克/升苛性鈉，2-6克/升有機(jī)添加劑的堿性鍍鋅電解質(zhì)水溶液中把鋅沉降到上述制品的表面，并且按照本發(fā)明，使所用電解質(zhì)含作為有機(jī)添加劑的、由二甲基二丙烯基氯化銨或溴化銨的20-70%的水溶液，在聚合誘發(fā)劑二氧化硫或二氧化硒存在下于溫度85-115℃聚合的產(chǎn)物。
在所提方法中所用的堿性鍍鋅電解質(zhì)水溶液能把電解時的工作電流密度范圍從0.01擴(kuò)展到100安培/平方英寸，從而可以強(qiáng)化復(fù)雜形狀制品的鍍鋅過程。此外，所用的電解質(zhì)的特征是提高了組分的穩(wěn)定性，從而能夠在長期使用后再修正電解質(zhì)。例如當(dāng)最佳組分為(克/升)氧化鋅-15，苛性鈉-150，聚合產(chǎn)物-4，電流為2安培，電解質(zhì)溫度為25℃，電解持續(xù)時間為10分鐘時，在含有267毫升上述電解質(zhì)的“胡拉”槽內(nèi)給100塊鋼板鍍鋅后仍不需要修正電解質(zhì)中的有機(jī)添加劑。在工業(yè)性電解時，每1平方米的厚度為10微米的鍍鋅層，其聚合產(chǎn)物的消耗量為0.1-0.3克。
在所述方法中使用的鍍鋅電解質(zhì)的工作能力在電解時可以持久而不需修正電解質(zhì)的有機(jī)添加劑(聚合產(chǎn)物)的成份，如果在電解的時間內(nèi)通過1升電解質(zhì)的電量不超過500安培·小時。
對電解質(zhì)的組分進(jìn)行修正只是出于它們隨鍍鋅制品而移走的原因。
在所提方法中所用的堿性鍍鋅電解質(zhì)水溶液的特征是提高了擴(kuò)散能力，例如對于上述最佳成分，在模擬復(fù)雜形狀制品的十段“莫來爾”狹槽內(nèi)進(jìn)行電解時，在給定的電流密度1-5安培/平方英寸范圍內(nèi)，電解質(zhì)溫度為25℃，電解持續(xù)時間按平均鍍鋅厚度為10微米計算時，擴(kuò)散能力為75-85%。
與高氰化物鍍鋅電解質(zhì)一樣，在所提方法中所用的電解質(zhì)的特征在于，隨著給定電流密度，以及隨之而來的工作電流密度的增長，電解質(zhì)的擴(kuò)散能力相應(yīng)提高，從而能夠在復(fù)雜形狀制品的不同區(qū)段得到厚度更加均勻的鍍層。
按所提方法鋅從所用的電解質(zhì)中沉降的速度是高的。如在使用上述最佳組分的電解質(zhì)時，當(dāng)工作電流密度從工作電流密度0.01-100安培/平方英寸范圍中選為3安培/平方英寸時，鋅從該電解質(zhì)中沉降的速度達(dá)到0.8微米/分鐘。
在所提方法中使用的堿性鍍鋅電解質(zhì)水溶液能夠得到高塑性的鍍鋅層。例如，在鋼板多次(5至10次)彎折180°后，5-25微米厚的鍍鋅層不起皮。用柔性陰極測得的鍍鋅層內(nèi)壓應(yīng)力量不超過50-100公斤/平方厘米。
在所提方法中所用的電解質(zhì)可以得到高度光澤的鍍鋅層。與銀鏡光澤相比所測得的鍍鋅層光澤度為60-70%。
因此，在所提方法中所用的堿性鍍鋅電解質(zhì)水溶液能在鋅和有機(jī)添加劑及電能消耗量最小的情況下強(qiáng)化在復(fù)雜形狀制品上鍍高質(zhì)量鍍鋅層的過程，使用該電解經(jīng)濟(jì)合理。
必須指出，用上述電解質(zhì)所得到的鍍鋅層按其抗腐蝕性不亞于使用已知堿性電解質(zhì)水溶液所得到的鍍鋅層。
如上所述，為了得到有機(jī)添加劑(聚合產(chǎn)物)使用了20-70%二甲基二丙烯基氯化銨或溴化銨的水溶液。使用濃度低于20%的二甲基二丙烯基氯化銨或溴化銨的水溶液是不合適的，因為所得到的鍍鋅層的外觀不能令人滿意(灰色)。也不推薦采用濃度高于20%的二甲基二丙烯基氯化銨或溴化銨的水溶液，因為在聚合過程中形成粘性產(chǎn)物，從溶液中以沉淀形式析出，使反應(yīng)混合物的攪拌及有效地使反應(yīng)液用二氧化硫或二氧化硒飽和變得困難。
二甲基二丙烯基氯化銨或溴化銨的聚合是在85-115℃溫度下進(jìn)行的。不推薦在低于85℃的溫度下進(jìn)行聚合，因為其結(jié)果要導(dǎo)致電解時工作電流密度范圍縮小到0.5-20安培/平方英寸。由于反應(yīng)混合物在高于115℃時沸騰，因此無法把該混合物的溫度提高到超過該溫度。
如前所述，在所提方法中所用的堿性鍍鋅電解質(zhì)水溶液含有5-20克/升的氧化鋅。使用氧化鋅含量低于5克/升的電解質(zhì)是不適當(dāng)?shù)模驗殇\的沉降速度低。使用氧化鋅含量高于20克/升的電解質(zhì)則會降低鍍鋅層的塑性，即提高其脆性。
在所提方法中所用的電解質(zhì)含有50-200克/升的苛性鈉。使用含苛性鈉低于50克/升的電解質(zhì)是不能推薦的，因為陽極鋅的溶解速度顯著降低，使用含苛性鈉高于200克/升的電解質(zhì)也是不合適的，因為它使電解質(zhì)擴(kuò)散能力降低而鍍鋅層的外觀惡化(灰色)。
在所提方法中使用的電解質(zhì)含有2-6克/升的上述聚合產(chǎn)物。使用聚合產(chǎn)物含量低于2克/升的電解質(zhì)是不能推薦的，因為它使工作電流密度的范圍縮小并使鍍鋅層的外觀惡化(灰色)。使用聚合產(chǎn)物含量高于6克/升的電解質(zhì)則導(dǎo)致降低鋅的沉降速度和鍍鋅層的塑性。
在上述鍍鋅電解質(zhì)中用作有機(jī)添加劑的聚合產(chǎn)物用以下方法得到。
在配備回流冷凝器、攪拌器和溫度計的反應(yīng)器中加入20-70%的二甲基二丙烯基氯化銨或溴化銨水溶液，在溫度85-115℃及攪拌下通入聚合引發(fā)劑-氣態(tài)二氧化硫或二氧化硒，其速度保證從反應(yīng)器中逸出最少的氣體。聚合時間-30-40小時。在上述過程結(jié)束后停止提供氣態(tài)二氧化硫或二氧化硒。所得聚合產(chǎn)物冷卻至18-35℃并從反應(yīng)器中卸出。
在所述方法中所用的堿性鍍鋅電解質(zhì)水溶液按下法制備按給定的氧化鋅和苛性鈉之比把氧化鋅和苛性鈉溶于水，隨后在所得的溶液中按給定量投入聚合產(chǎn)品并添水至給定的容積。
所提的使用上述電解質(zhì)的電鍍鍍鋅方法是在具有鋅陽極的普通鍍鋅電解槽中實現(xiàn)的，其工作電流密度范圍為0.01至100安培/平方英寸，電解質(zhì)的溫度為15-45℃。使用更高溫度的電解質(zhì)是不推薦的，因為鍍鋅層的質(zhì)量會惡化。按照所提方法，鍍鋅層從上述電解質(zhì)沉降到鋼制或鋅、鋁的各種合金制造的簡單或復(fù)雜形狀的制品表面上。
用所提方法得到的鍍鋅層可以進(jìn)一步用任何已知的方法加工。
為了更好地理解本發(fā)明，以下引用其具體實施例。并且為了可能比較鋅從電解質(zhì)中沉降的速度，在每一個例子中補(bǔ)充引用了在同一工作電流(3安培/平方英寸)下鋅沉降速度的測量結(jié)果。
實施例1在堿性鍍鋅電解質(zhì)水溶液中用作有機(jī)添加劑的聚合產(chǎn)物用下述方法得到。
在配備回流冷凝器、攪拌器和溫度計的反應(yīng)器中加入二甲基二丙烯基氯化銨的20%的水溶液，開動攪拌器，在100℃溫度下攪拌時通入聚合引發(fā)劑-氣態(tài)二氧化硫，通二氧化硫的速度以保證氣體從反應(yīng)器中逸出得最少為度。聚合時間為40小時。在上述時間結(jié)束后停止通氣態(tài)二氧化硫。所得的聚合產(chǎn)品冷卻至25℃并從反應(yīng)器中卸出。
然后準(zhǔn)備1升堿性鍍鋅電解質(zhì)水溶液，后者含有以下成分，克/升氧化鋅10苛性鈉100聚合產(chǎn)物2為此把10克氧化鋅和100克苛性鈉溶于200毫升水中。然后投入2克聚合產(chǎn)物，此后添水，使電解質(zhì)的容積達(dá)到1開。
在電解槽內(nèi)進(jìn)行角鋼的電解鍍鋅，角鋼尺寸為邊長2厘米，邊寬1厘米，厚1厘米，鋅從上述組分的電解質(zhì)中沉降到角鋼表面。給定的電流密度等于0.5安培/平方英寸，使用同樣的電解質(zhì)在同樣的給定電流密度下，在“胡拉”槽內(nèi)測得的工作電流密度范圍為0.01-2.5安培/平方英寸。電解質(zhì)溫度15℃，鋅從上述成分的電解質(zhì)中沉降的速度0.15微米/分鐘(工作電流密度為3安培/平方英寸時鋅的沉降速度為0.5微米/分鐘)，在1平方米厚度為10微米的鍍鋅層上的聚合產(chǎn)物的消耗量為0.1克。
得到厚度為5微米的均勻鍍鋅層。與銀鏡光澤相比所測得的鍍鋅層的光澤度為60%。
在電解槽內(nèi)從實施例1制備的電解質(zhì)中鍍鋅到鋼板上的鍍鋅層具有高塑性的特點(diǎn)。在鋼板10次彎曲180°后未見鍍鋅層去皮，用柔性陰極法測得的鍍層內(nèi)壓應(yīng)力為50公斤/平方厘米。
對于在實施例1中制備的電解質(zhì)，在給定的電流密度范圍1-5安培/平方英寸和25℃的電解質(zhì)溫度下，在“莫來爾”十段槽內(nèi)確定其擴(kuò)散能力。在上述給定電流密度范圍內(nèi)電解質(zhì)的擴(kuò)散能力為80-90%。
實施例2在堿性電解質(zhì)鍍鋅水溶液內(nèi)用作有機(jī)添加劑的聚合產(chǎn)物用與實施例1相似的方法得到。此時使用二甲基二丙烯基溴化銨的70%的水溶液，并且在85℃溫度下，將氣態(tài)二氧化硒通入上述溶液中以進(jìn)行聚合。
然后與實施例1類似，制備1升堿性鍍鋅電解質(zhì)水溶液，后者含有以下成分，克/升氧化鋅5苛性鈉50聚合產(chǎn)物6在電解槽內(nèi)進(jìn)行面積為0.1平方英寸的鋼板的電鍍鍍鋅，鋅從上述成分的電解質(zhì)中沉降到上述鋼板的表面上。給定的電流密度為100安培/平方寸。在鋼板表面的工作電流密度實際上等于給定的電流密度。電解質(zhì)的溫度為45℃，鋅從電解質(zhì)沉降的速度為1微米/分鐘(在工作電流密度為3安培/平方英寸時鋅的沉降速度為0.3微米/分鐘)，在1平方米厚度為10微米的鍍鋅層上的聚合產(chǎn)物的耗量為0.3克。
得到厚度為5微米的鍍鋅層。得到的鍍層具有高塑性的特點(diǎn)。在把鋼板多次(10次)彎曲180°后未見鍍層去皮。用柔性陰極法測得的鍍層內(nèi)壓應(yīng)力為100公斤/平方厘米，與銀鏡光澤相比測得的鍍鋅層的光澤度為70%。
對于在實施例2中制備的電解質(zhì)，在給定電流密度范圍1-5安培/平方英寸內(nèi)，在“莫來爾”槽內(nèi)測得的擴(kuò)散能力為80-90%。
實施例3在堿性鍍鋅電解質(zhì)水溶液中用作有機(jī)添加劑的聚合產(chǎn)物用與實施例1類似的方法得到。此時使用二甲基二丙烯基溴化銨的50%的水溶液并在90℃溫度下進(jìn)行聚合。
然后與實施例1類似，制備1升堿性鍍鋅電解質(zhì)水溶液，后者含有以下成分，克/升氧化鋅15苛性鈉150聚合產(chǎn)物4在電解槽內(nèi)對制品進(jìn)行電鍍鍍鋅，制品呈盆形，長10厘米，寬10厘米，高5厘米，制品由合金制成，含有60%質(zhì)量的鋁，15%質(zhì)量的鋅，15%質(zhì)量的硅和10%質(zhì)量的銅。給定的電流密度為10安培/平方英寸。在同樣的給定電流密度并使用同樣的電解質(zhì)的情況下，在“胡拉”槽內(nèi)測得的工作電流密度范圍為3.6-50安培/平方英寸。電解質(zhì)溫度為30℃，鋅從電解質(zhì)沉降速度為1微米/分鐘(工作電流密度為3安培/平方英寸時鋅的沉降速度為0.8微米/分鐘)，在1平方米厚度為10微米的鍍鋅層上聚合產(chǎn)物的消耗量為0.2克。
得到厚度為10微米的均勻鍍鋅層，它沉降在制品的內(nèi)外表面。與銀鏡光澤相比所測得的鍍鋅層的光澤度為65%。
在電解槽內(nèi)從實施例3所制備的電解質(zhì)中沉降到鋼板上的鍍鋅層具高塑性的特點(diǎn)。在5次彎曲鋼板180°后未見鍍鋅層起皮。用柔性陰極法測得的鍍層的內(nèi)擠壓應(yīng)力為75公斤/平方厘米。
對于實施例3中制備的電解質(zhì)，在給定電流密度范圍1-5安培/平方英寸下在“莫來爾”槽內(nèi)測得的擴(kuò)散能力為75-85%。
實施例4在堿性鍍鋅電解質(zhì)的水溶液中用作有機(jī)添加劑的聚合產(chǎn)物用類似實施例1的方法得到。此時使用二甲基二丙烯基氯化銨的40%水溶液，在聚合引發(fā)劑-氣態(tài)二氧化硒通入上述溶液的情況下進(jìn)行聚合，歷時35小時。
然后也實施例1類似，制備1升堿性鍍鋅電解質(zhì)水溶液，后者含有以下成分，克/升氧化鋅20苛性鈉200聚合產(chǎn)物5在電解槽內(nèi)進(jìn)行電鍍鍍鋅，制品呈盒形，長15厘米，寬5厘米，高3厘米，制品由合金制成，含有70%質(zhì)量的鋅，20%質(zhì)量的鋁，10%質(zhì)量的鎂。給定的電流密度為5安培/平方英寸。使用同樣的電解質(zhì)在給定的同樣電流密度下，在“胡拉”槽內(nèi)測得的工作電流密度范圍為1.8-25安培/平方英寸，電解質(zhì)溫度25℃，鋅從電解質(zhì)中沉降的速度為1.2微米/分鐘(當(dāng)工作電流密度為3安培/平方英寸時鋅的沉降速度為1微米/平方英寸)，1平方米厚度為10微米的鍍鋅層的聚合產(chǎn)物耗量為0.2克。
得到厚度為20微米的均勻鍍鋅層，沉降在制品的內(nèi)外表面。與銀鏡光澤相比測出的鍍鋅層光澤度為65%。
在電解槽內(nèi)從實施例4中制備的電解質(zhì)中沉降到鋼板上的鍍鋅層具有高塑性的特點(diǎn)。把鋼板5次彎曲180°后未見鍍鋅層去皮。用柔性陰極法測得的鍍層內(nèi)應(yīng)壓力為60公斤/平方厘米。
對于實施例4中制備的電解質(zhì)，在給定電流密度范圍1-5安培/平方英寸內(nèi)在“莫來爾”槽內(nèi)測得的擴(kuò)散能力為70-80%。
實施例5在堿性鍍鋅電解質(zhì)水溶液中用作有機(jī)添加劑的聚合產(chǎn)物用類似于實施例1的方法得到。此時使用二甲基二丙烯基氧化銨的40%水溶液，聚合在115℃溫度下進(jìn)行30小時。
然后與實施例1類似，制備1升堿性鍍鋅電解質(zhì)水溶液，后者含有以下成分，克/升氧化鋅10苛性鈉100聚合產(chǎn)物2在電解槽內(nèi)進(jìn)行電鍍鍍鋅，制品呈圓柱杯型，內(nèi)徑5厘米，高5厘米，壁厚5毫米;制品由合金制成，含有70%質(zhì)量的鋁，20%質(zhì)量的鋅，10%質(zhì)量的硅。給定的電流密度為20安培/平方英寸。使用同樣的電解質(zhì)在同樣的給定電流密度下在“胡拉”槽內(nèi)測得的工作電流密度范圍為7.5-100安培/平方英寸。電解質(zhì)溫度25℃，鋅從電解質(zhì)中沉降的速度為0.9微米/分鐘(在工作電流密度為3安培/平方英寸時鋅的沉降速度為0.5微米/分鐘)，1平方米厚度為10微米的鍍鋅層的聚合產(chǎn)物耗量為0.3克。
得到厚度25微米的均勻鍍鋅層，沉降在制品的內(nèi)外表面。與銀鏡光澤相比測得的鍍鋅層光澤度為70%。
在電解槽內(nèi)從實施例5制備的電解質(zhì)鍍到鋼板上的鍍鋅層具有高塑性特點(diǎn)。在鋼板10次彎曲180°后未見鍍鋅層去皮。用柔性陰極法測得的鍍層內(nèi)應(yīng)壓力為90公斤/平方厘米。
對于實施例5中制備的電解質(zhì)，在給定電流密度范圍1-5安培/平方英寸內(nèi)，在“莫來爾”槽中測得的擴(kuò)散能力為80-90%。
實施例6在堿性鍍鋅電解質(zhì)水溶液中用作有機(jī)添加劑的聚合產(chǎn)物用類似于實施例1的方法得到。此時使用二甲基丙烯基氯化銨的30%水溶液，聚合在95℃溫度下進(jìn)行40小時。
然后與實施例1類似，制備1升堿性鍍鋅電解質(zhì)水溶液，后者含有以下成分，克/升氧化鋅15苛性鈉150聚合產(chǎn)物4在電解槽內(nèi)進(jìn)行電鍍鍍鋅，制品為空的薄壁圓柱體，其內(nèi)徑為5厘米，長10厘米;制品由鋼或合金制成，合金含有60%質(zhì)量的鋅，25%質(zhì)量的鋁，15%質(zhì)量的鎂。給定的電流密度為1安培/平方英寸。使用同樣的電解質(zhì)在同樣的電流密度下在“胡拉”槽內(nèi)測得的工作電流密度范圍為0.4-5安培/平方英寸。電解質(zhì)溫度20℃，鋅從電解質(zhì)中沉降的速度為0.3微米/分鐘(工作電流密度為3安培/平方英寸時鋅的沉降速度為0.8微米/分鐘)，1平方米厚度為10微米的鍍鋅層的聚合產(chǎn)物耗量為0.2克。
得到厚度為15微米的均勻鍍鋅層，沉降在制品的內(nèi)外表面。與銀鏡光澤相比測得的鍍鋅層的光澤度為60%。
在電解槽內(nèi)從實施例6制備的電解質(zhì)中沉降到鋼板上的鍍鋅層具有高塑性的特點(diǎn)。在鋼板10次彎曲180°后未見鍍鋅層去皮。用柔性陰極法測得的鍍層內(nèi)壓力應(yīng)為55公斤/平方厘米。
對于實施例6中制備的電解質(zhì)，在給定電流密度1-5安培/平方英寸范圍內(nèi)在“莫來爾”槽內(nèi)測得的擴(kuò)散能力為75-85%。
因此，在所提電鍍鍍鋅方法中使用的堿性電解質(zhì)水溶液，與在US，A，4030987中所述的已知電鍍鍍鋅方法中所用的堿性電解質(zhì)水溶液相比，以及與在SU，A，751176中所述的已知的電鍍鍍鋅方法中所用的堿性電解質(zhì)水溶液相比，能大大擴(kuò)展工作電流密度的范圍(從0.01至100安培/平方英寸)。
這一優(yōu)點(diǎn)及其極高的擴(kuò)散能力(從75至99%)能在復(fù)雜形狀的制品上按厚度沉降均勻的鍍鋅層并強(qiáng)化這些制品的鍍鋅過程。
按所提電鍍鍍鋅方法得到的鍍層在塑性方法超過用已知方法得到的鍍鋅層。例如，按所提方法得到的鍍鋅層在鋼板彎曲180°5-10次以后不去皮，而按SU，A，751176所述方法得到的鍍鋅層在一次彎曲后就去皮。按所提到的鍍鋅層的內(nèi)壓應(yīng)力比按SU，A，751176方法得到的鍍鋅層小3-8倍。
此外，用所提方法得到的鍍鋅層在光澤度方面優(yōu)于用已知方法得到的鍍層。用所提方法得到的鍍層的光澤度達(dá)到60-70%，而用SU，A751176所述的方法得到的鍍層的光澤度為30-40%，用US，A，4030987所述方法得到的鍍層的光澤度為50-60%。
按所提方法在鋅沉降時有機(jī)添加劑的耗量較低(1平方米厚度為10微米的鍍層耗量0.1-0.3克)，比US，A，4030987所述方法低5倍左右，比US，A，751176所述方法低50-200倍，這就能大大削減修正電解質(zhì)中上述添加劑成分的數(shù)量。
在復(fù)雜形狀制品上得到厚度均勻的高質(zhì)量鍍鋅層，有機(jī)添加劑耗量小，鋅從電解質(zhì)沉降的速度高，這些使得應(yīng)用所提電鍍鋅鍍鋅方法經(jīng)濟(jì)合理。
權(quán)利要求
鋼制或鋅、鋁合金制品的電鍍鍍鋅方法，鋅從堿性鍍鋅電解質(zhì)水溶液中沉降到上述制品的表面，電解質(zhì)中含有5-20克/升氧化鋅，50-200克/升苛性鈉，2-6克有機(jī)添加劑，該方法的特點(diǎn)是使用的電解質(zhì)中含有使二甲基二丙烯基氯化銨或溴化銨聚合所得的產(chǎn)物作為有機(jī)添加劑，聚合使用的是20-70%的水溶液，聚合在聚合引發(fā)劑--二氧化硫或二氧化硒的存在下進(jìn)行，聚合溫度為85-115℃。
全文摘要
本發(fā)明涉及電鍍，更確切地說，涉及鋼的或鋅、鋁合金制品的電鍍鋅方法。本方法在于使鋅從堿性鍍鋅電解質(zhì)水溶液中沉降到上述制品的表面，電解質(zhì)含有5-20克/升氧化鋅，50-200克/升苛性鈉，2-6克/升有機(jī)添加劑，后者是用聚合20-70％的二甲基二丙烯基氯化銨或溴化銨的水溶液所得到的產(chǎn)物，聚合在聚合引發(fā)劑——二氧化硫或二氧化硒的存在下進(jìn)行，溫度為85-115℃。
文檔編號C25D3/22GK1030620SQ8710473
公開日1989年1月25日 申請日期1987年7月10日 優(yōu)先權(quán)日1987年7月10日
發(fā)明者瓦西里M·布利諾夫, 列奧尼德J·格涅登科夫, 維他里V·特洛弗蒙科, 朱莉M·羅什卡萊夫, 阿卡迪B·利夫什茨, 伊萬F·布羅朱金, 瓦蘭丁V·比科霍夫, 瓦勒里G·德勒朱克 申請人:俄羅斯烏克蘭聯(lián)合三百年第聶伯羅彼特羅夫斯基國立大學(xué)