doc弱酸性氯化钾全光亮镀锌添加剂

[doc] 弱酸性氯化钾全光亮镀锌添加剂弱酸性氯化钾全光亮镀锌添加剂也镀与涂饰第10卷第l期?53?弱酸性氯化钾全光亮镀锌添加剂杨新虹蒋雄(毕南I1{i 范大学化学未)AdditivesforWeakAcidicFullBrightZincPlatingbyYat~gXfH—..JiangXiong一氯化钾全光亮镀锌添加剂的发展现状黛化铆镀锌受到圈内外的普遍重视.黄国1980年无氰镀锌比例占70,而其中氯化争I{镀锌为40,j0.U本1980年1400万升镀锌液中,大约有45%已被无氰镀锌所取代,特别是j=I石油危机米,作为节能措施,加之添加剂的改进,氯化物镀锌特别受到人们的青睐“,,其发展速度迅猛氯化钾镀锌具有镀屡光亮,整平性好}镀液导电性好,槽电压低,节省电能电滴i效率商,通常在95以上,碰fl{ 范围广,钢铁,铸铁和渗炭钢都能镀废水处理简单,便于闭路循环等优点”.这些优点就是决定它在镀锌工业中广泛运用的原因.我国6O年代就使用氯化铵镀锌,氯化钾镀锌,则直至80年代初才开始研究,但其发展速度却很快.目前,有20多种氯化钾镀锌组合添加剂 (袁1)在工业上得到了应用.表1?国内外邵分氯化钾镀锌添扣荆项f_J.产池I銎盛i甭加掣I”“种j.(?) 蕊l/DCr-lta 心川拖拉机厂』20~3017,I2{————?——————?————l————CT一2[lJI 『拖拉机厂5,5012,8BErn山西大学5,如l10~20————————————————————一—— 1lzB一

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3M公司:38r3O氯化钾镀锌有许多 l优点但也存在一些缺点 a例如,添加荆浊点较低,镀液宽许工作的温度范围较窄;由于镀锌电流效率高,沉积通度快,镀液酶分散能力和深镀能力都较篝等89缎皂化学研究生6出?由

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85的允许工作温度范围仅为】O,3O?j而且它们的分散筒办期露镶辅力都较差.f{t,二,氯化钾镀锌添加剂的性能和组成氯化生光亮镀锌的添加剂 ,一般由主光亮剂,辅助光亮剂和光亮剂载体三个部分组成.光亮剂载体一般为表而活性剂,其性能的优劣是此工艺成败的关键.而添加剂各组分的作用往往是相互联系和相互牵制的.因此.必须通过反复的试验,才能作出适当的选择.1.主光亮翩的结构和作用主光亮剂的主要作啊是使镀层结晶光亮细致,同时降低镀层的内应力.一种好的主光亮剂,必须具有较.岛的稳定性和较宽的电流密度使用范围,并能改善镀液的深镀能力和分散能力通常使用的主光亮剂的结构类型见表217).表2氯化钾键锌主光亮刑的结椅类型R1一CH—C一一C~C-)CoR?11R2R3RJR2ICHO\\/ill//\R3lR5R?NH2且I,C—C0oER2O_CH30CHa\/CHoill/\CINHCH3,CH,CooH从表2,可以得出如下 l丐个结论?从主光剂结构上看,一般都含有双健(-c:. 一),苯环一)和羰基(一一)鲁雷能团.例如常用的主光亮剂苄叉丙酮 ,其结构式为/< 一一cH=cH—cH.主光亮耕的这种结柯,可能和它在电镀过程中的作用机理有关a因为要得到光亮细致的镀层 ,必须增加阴极极化,提高锌离子还厩的过电位 .主光亮耕的这种结枸,对阴极极化的增加是有益的因为双键 (一c:c一)可以在阴极上还原,消耗HC0Z0S3HC3,-ZHCoo八一一一屯C一.一\,f 屯N州,,?一一一电镀与涂饰第1O卷第1期-65?0部分电流,降低锌离子还原的速度.同时,苯环(</ 一)铀羰墟l—C”一)有助予主光亮刘在阴极上吸附.增加锌离子在阴极上还源的阻力 ,提高阴极的极化.?氯化钾镀锌的土允亮剂都为有机物质,这就决定了它们在水巾的溶解一定很小.四此,必须找出一种有效鸱表面活性剂,由J能地把它们分散在镀液中 ,以便有效地发挥它们在电镀中的作用.光亮剂载体的结构和作用光亮剂载体的主要作用是增加主光亮剂在基础镀澈中的溶解度,改善被镀工件表面的澜湿性能,提高高电流度区的阴极极化 .常用的光亮剂载体的结构类型见表 3”“.光亮剂载体一般为表面活性剂 ,属于高分子聚合物.它由亲水基团和疏水基团两个部分组成.按照一般的规律,疏水基团的碳原于数越多,表面活性剂在油中的溶解度越大.反之,亲水基团越多,它在水中的溶解度越大.一个性能优越的光亮剂载体,既要有较强的增溶作用,同时要有较高的浊点.表面话性荆的浊点,一般随着亲水基团的增多而增大.例如TX型的表面话性剂,其浊点按照Tx—jO,Tx一15,Tx一2j的顺序递增.但不是说浊点越高添加剂的性能就越好.因为这类添加剂会由于吸附,脱附电位较高而大量夹入镀层.造成镀层机械性能恶化,镀层和基体的结合力下降,内应力增加.这样,反而得不到性能优良的镀层.因此,光亮剂载体的选择,必须通过大量实验筛选才能确定 .我国目前生产的光亮剂载体一般分为 TX型(表3一),平平加型(表-3的7).和环氧乙烷与环氧丙烷嵌段共聚物(表3的8和9j这些光亮剂载体的歃点是泡沫多,浊点低,在高电流密度区对阴极极化的贡献小辅助光亮帮的结构和作用辅助光亮剂的主要作用是扩大光亮电流密度范围 (特别是低电流密度).如果辅助光亮剂选择得不恰当,赫尔槽试片就不能整片光亮 .分散能力和深镀能力也差 ..辅助光亮剂一般会发生分解,但一定要保证分解产物不影响镀液的性能 .从结构上看辅助光亮剂,一般可分为两娄,一娄为含有苯环的脂肪酸 }一类为含有氪原子的杂环化台物 .例如氯化钾光亮镀CooH一\./\/N锌中用的苯甲酸钠(< 一>一CooNa),恺古J酸(?N),苯骈三唑(\)等化N合物,就是在电镀过程rp起辅助光亮刺的作用.三,氯化钾镀锌添加剂对阴极过程的影响任何性能良好的添加剂,必须能够显着地增加金属离子阴极还原的极化作用 ,提高镀液的分散能力和深镀能力.降低镀层的内应力.图l.. 是氯化钾镀锌谘液中加入NDZ一1添加剂和基础镀液的极化曲线 .图1表明一NDZ-I添加剂使锌的阴极极化曲线显着向负方向移动 ,这说明在NDZ1添加剂存在的搜液中,锌离子的还原阻力增大了这正是电镀过程对添加荆的要求 .添加剂对阴极过程啦影响,还可以通过微分电容曲线的测定来了解图 2:是基础镀液中~NDZ-1添加剂后测定的微分电容曲线 ,该曲线表明添加剂强烈地吸附在电极表面上 ,从而阻化了锌离子的阴极沉积过程,增加了阴极的极化崖,提高丁锌离子还原的过电位 .lf,6?Malti99iDK,.??lIII3.02.52.01.51.0L0.5l~iectropiatlng&Fir 】ishjnglvol10Nol图1孳产1氟1匕钾溶旅中的阴极极化曲线g扫/l描I-I逮aB度O?a;ckx?.藏2yo~m01,.15油v/ezra一1-参埠c电扳l甘汞电謦”基础锭液.200g/IKCI+25CdF?eln-a.圈2汞膜电扳在基础镀液中硬合有NDZ-I~々KCI镀锌溶液中的微分电容曲线基础镀浪:20D~/IKCI+2$g/1H,B03+7oD?IZnel22:基利疑+2om1,lND一1掭舳前l991年3表3电镀与涤饰mlO~g1期?67?氯化钾镀锌光亮刘栽体的结构类型编号结构通式f?l1cl0cH0c?zOH,.2HTOC3H6?OH5一l?OC2H?一0HR—COO一(-c2HtO-?I~soNaCH3CH3ffCHr—C,CHr—CH.—C—CH3,,CHlCH2旱一nl0HCH2CHtn10H:>N十c:七u备注口筘一”峨l,6,n 】2;10~20n=5,5O.Hcl2的豁骜nj5,50.h=l5-一一I一十一一一一DI如以同,但均枉,500之刚_Rl,R2:Ct,2o,n5,5O——一一,.一——_.RI=CIz.n=5~250,一一一?一.,——n1+=6,5吼.11Z5,300nI+n35,8?=5,舯参考文献[1]C~:ottyD.andBagnallk,P&SF,1988,75(11):52~5G[2]Mi~haelP.andAngeloD.P&SF,1986,73(9):20曹正德,李华清.材料保