技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總體而言涉及從含水堿性鍍?cè)≈须姵练e鋅鎳合金的改良方法，以及用于此類電沉積方法的新添加劑。

背景技術(shù)

基于堿性鍍?cè)〉匿\和鋅合金的電沉積已為人熟知了許多年。然而，無(wú)法由單純的鋅酸鈉電解液產(chǎn)生商業(yè)上可接受的沉積物，因?yàn)檫@樣的沉積物是粉狀且為枝狀的。因此，已提出了各種添加劑用來(lái)改善沉積，例如氰化物(其具有明顯的環(huán)境問(wèn)題)以及作為晶粒細(xì)化添加劑的胺與表氯醇的聚合物。這些聚合物局限于在具有相對(duì)低的鋅濃度的浴中使用，因?yàn)樵谳^高金屬濃度下，無(wú)法避免不受控的鋅的沉積。還有，使用這些添加劑的電鍍方法易于具有不良的陰極效率、狹窄的明亮范圍、狹窄的操作范圍，并且易于產(chǎn)生有坑洞及“燒焦”的沉積物。在Hoff的美國(guó)第2,080,479號(hào)專利、Nishihama的美國(guó)第4,861,442號(hào)專利和Yasuda等人的美國(guó)第4,983,263號(hào)專利中曾描述了這種類型的鍍液組合物，每一篇的內(nèi)容均以參照方式并入本文。

近年來(lái)，已提出了一些添加劑，其允許使用較高的鋅濃度，可明顯減少燒焦及坑洞的情形，并且允許較寬的操作參數(shù)范圍。此外，這些添加劑可得到優(yōu)異的沉積分布(即，不論特殊區(qū)域的形狀如何，整個(gè)被鍍物品的沉積均勻)。這使得鋅的使用效率得以最大化。這些添加劑一般是基于聚季胺化合物，并且描述于美國(guó)第5,435,898號(hào)和美國(guó)第5,405,523號(hào)專利，其還提供了針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的更多討論，每一篇的內(nèi)容均以參照方式并入本文。

從堿性電解液中沉積鋅鎳合金所用的鍍液組合物已為人所熟知，并且描述于美國(guó)專利，例如美國(guó)第6,468,411號(hào)專利、美國(guó)第5,417,840號(hào)專利、美國(guó)第4,861,442號(hào)專利和美國(guó)第4,889,602號(hào)專利，它們都提供了針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的更多討論，每一篇的內(nèi)容均以參照方式并入本文。要產(chǎn)生最優(yōu)的腐蝕性能，最希望的是提供含12％～15％鎳的合金組合物的鍍液。該合金目前已被許多汽車制造商所采用。

在現(xiàn)有技術(shù)制造＞12％Ni的鋅鎳合金且含有寡聚胺或聚合胺所用的堿性鋅鎳鍍?cè)≈校\相對(duì)于鎳的金屬濃度比為7∶1至10∶1的程度。這與所希望的合金的12％～15％鎳的比例是相符的，并且相當(dāng)于更加“正常沉積”。令人意外的是，已發(fā)現(xiàn)本發(fā)明產(chǎn)生12％～15％Ni的鋅鎳合金的浴具有1.5∶1至2.5∶1程度的鋅相對(duì)于鎳的金屬濃度比。因此，鋅相對(duì)于鎳的金屬濃度比與所沉積的合金并不一致。這種類型的沉積被稱為“異常沉積”，并且通常是描述于美國(guó)專利和申請(qǐng)例如美國(guó)第4,699,696號(hào)專利和美國(guó)第2003/0085130A1號(hào)申請(qǐng)的酸性鋅鎳基電解質(zhì)的特色。

此外，已知實(shí)際使用的堿性鋅鎳浴將會(huì)被鎳鹽(如通過(guò)補(bǔ)給而引入溶液中的硫酸鹽)的陰離子和來(lái)自溶液與空氣接觸產(chǎn)生的碳酸鹽而污染。這些陰離子會(huì)造成在高電流密度區(qū)域內(nèi)的沉積物燒焦，降低了可操作電流密度的范圍，會(huì)導(dǎo)致溶液變得無(wú)法使用。這種陰離子污染對(duì)于用于掛架操作的鍍液特別有害，此類操作中，溶液更換最少，所使用的電流密度范圍廣。目前實(shí)務(wù)上以替換或者是稀釋溶液的方式來(lái)減少這些陰離子的污染。對(duì)于掛鍍而言，冷卻一部分鍍液所造成的碳酸鹽和硫酸鹽的沉淀通常不足以產(chǎn)生足夠廣的可操作電流密度的范圍。可通過(guò)產(chǎn)生含有高于15％鎳的合金的方式來(lái)獲得具有適合外觀的沉積物，但是這些對(duì)于腐蝕性能來(lái)說(shuō)并不樂(lè)見(jiàn)。

在堿性鍍敷鋅鎳的現(xiàn)有技術(shù)中，有一項(xiàng)缺點(diǎn)是組合物中的某些成分，特別是在前面所參照的許多專利中所使用的寡聚胺或聚合胺配位劑，會(huì)在鍍敷程序中強(qiáng)烈地吸附在陰極表面，并且抑制其它添加劑，特別是前面所述的聚季胺化合物的有效性。

因此，本發(fā)明的目的之一是提供一種堿性鋅鎳合金電鍍?cè)。词故窃谟形廴娟庪x子(如碳酸鹽和硫酸鹽)存在的情況下，其也能在寬廣的電流密度范圍內(nèi)得到具有均勻亮度的電鍍層，改良的沉積分布厚度，良好的耐燒焦性，以及高的陰極效率。

本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供這樣一種電鍍?cè)。淇稍诟唠娏髅芏群涂s短的電鍍時(shí)間內(nèi)進(jìn)行電鍍。

本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種堿性鋅鎳合金電鍍?cè)。淇舍槍?duì)不同的鍍敷操作含有廣范圍的鋅濃度水平。

本發(fā)明的目的之一并且相當(dāng)重要的是，使得鋅鎳鍍?cè)】梢杂糜谑謩?dòng)、自動(dòng)掛鍍和滾鍍操作。

其它目的和優(yōu)點(diǎn)通過(guò)以下的描述將變得更明顯。

發(fā)明內(nèi)容