[發(fā)明專利]堿性體系電鍍光亮鋅-鎳合金工藝

無效

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• 申請日: 2011-08-22
• 公開（公告）號: CN102304734A
• 公開（公告）日: 2012-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋文超;左正忠;胡哲;周自強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢吉和昌化工科技有限公司
• 主分類號: C25D3/56
• 分類號: C25D3/56
• 代理公司: 武漢開元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42104
• 代理人: 馬輝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電鍍鋅鎳合金工藝，具體地說是一種堿性體系電鍍光亮鋅-鎳合金工藝。

背景技術(shù)

電鍍鋅鎳合金是近一二十年興起的一種鋼鐵陽極型防護(hù)鍍層。通常所指的鋅鎳合金是含鎳量在20％以下的低鎳含量合金。一般而言，合金層中的鎳含量只要在8～15％時，均有高的耐腐蝕性，特別是在13％左右時，可通過5％的NaCl中性鹽霧試驗(yàn)2000小時。此范圍內(nèi)的合金鍍層不僅耐蝕性7～10倍于鍍鋅層，更是擁有良好的上漆性、可焊性和成型性，因此得以廣泛的應(yīng)用于汽車、航天航空、輕工、家電等領(lǐng)域的鋼鐵防護(hù)。另外由于鋅鎳合金具有高耐蝕和低氫脆的優(yōu)點(diǎn)，其可以作為良好的代鎘鍍層在航空工業(yè)中使用。電鍍鋅鎳合金的研究最早出現(xiàn)于上世紀(jì)初，Schoch和Cocks先后發(fā)表了用硫酸鹽電鍍鋅鎳合金的文章，但大規(guī)模的研究和應(yīng)用出現(xiàn)于上世紀(jì)八十年代，并最先在日本和德國得到成功。我國這方面的研究起步比較晚，但是從九十年代起得到了長足的發(fā)展。近年來，國內(nèi)關(guān)于鋅鎳合金鍍層的研究取得突破性進(jìn)展，并已經(jīng)開始在工業(yè)上得到應(yīng)用。

鋅鎳合金的出現(xiàn)基于人們對鋼鐵保護(hù)的高要求，尤其是汽車鋼板的保護(hù)。日本和德國汽車工業(yè)發(fā)達(dá)，在上世紀(jì)七八十年代率先將鋅鎳合金應(yīng)用于汽車鋼板的防護(hù)，大大提高了汽車鋼板在融雪鹽條件和海洋氣候條件下的耐蝕性。我國鋅鎳合金工業(yè)化應(yīng)用還處于起步階段。目前電鍍鋅鎳合金鍍液主要有酸性體系和堿性體系兩種。酸性體系主要為氯化物鍍鋅液發(fā)展而來，此外還有硫酸鹽體系、氯化物-硫酸鹽體系等。堿性體系主要由鋅酸鹽鍍鋅體系發(fā)展而來。另外還有焦磷酸鹽體系、多聚磷酸鹽體系等。

堿性體系又有鋅酸鹽體系、焦磷酸鹽體系、氰化物體系等。目前，鋅酸鹽體系被研究的最多，焦磷酸鹽體系在上世紀(jì)五六十年代研究的比較多，代表是Rama等人在1956年的對這一體系的深入研究，詳細(xì)的闡述了鍍層性能與結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。由于焦磷酸鹽的溶解性不好，所以此體系需在較高溫度下工作。關(guān)于這一體系的研究較少，國內(nèi)更是難見此類報道。鋅酸鹽體系是由堿性鋅酸鹽鍍鋅演變而來的。堿性鋅酸鹽鍍液具有很多酸性鍍液難以比擬的優(yōu)點(diǎn)，如具有很寬的電流范圍，分散能力優(yōu)良；鍍層無氫脆，后加工可行性好；鍍液成分簡單，對設(shè)備腐蝕性??；它的缺點(diǎn)是電流效率較低，沉積速度慢。進(jìn)入新千年，有關(guān)堿性鋅酸鹽體系的報道逐漸增多。目前對于這一體系的研究主要集中在絡(luò)合劑和光亮劑的研究上。

為了提高鍍液的分散能力和深鍍能力，防止Ni²⁺離子產(chǎn)生沉淀，改善鍍層質(zhì)量，通常要向堿性鍍液中添加一定量的配體。絡(luò)合劑有如下幾個要求：(1)鋅離子與鎳離子可共沉積。(2)鍍液的穩(wěn)定性高。(3)鍍層中鎳的含量可控制，且鎳在不同的電流密度范圍內(nèi)分布均勻。(4)配位劑的價格低。(5)廢水處理容易。

常用的絡(luò)合劑有脂肪族胺類，胺醇類，多胺類如，二乙烯三胺，三乙烯四胺，N，N’-(3-丙胺基)-乙二胺，四乙烯五胺，氨基羧酸類，羥基羧酸類，有機(jī)多膦酸鹽，多元醇化合物等。實(shí)驗(yàn)表明這些絡(luò)合劑各有優(yōu)缺點(diǎn)。表現(xiàn)為：鍍液不穩(wěn)定，易發(fā)生渾濁、沉淀，合金鍍層中的鎳含量較低且波動變化較大；因而鍍層達(dá)不到耐蝕的要求。

一般來說，堿性鋅酸鹽體系鋅鎳合金鍍液可沿用鋅酸鹽鍍鋅光亮劑。文獻(xiàn)將此體系光亮劑分為無機(jī)光亮劑和有機(jī)光亮劑兩大類。無機(jī)光亮劑主要是氧化碲、亞碲酸及其鹽、碲酸及其鹽；用量在0.1～5g/L。作用是使鋅鎳合金的比列得到保證，即使在低電流密度區(qū)也能得到均勻的合金成分比，鍍層具有優(yōu)良的光亮度。有機(jī)光亮劑主要有：1)胺類與環(huán)氧類化合物的縮合物。這一類光亮劑在堿性鋅酸鹽鍍鋅工藝中應(yīng)用廣泛，二甲胺與環(huán)氧氯丙烷的縮合物(DE)，以及二甲氨基丙胺、乙二胺與環(huán)氧氯丙烷的縮合物(DPE系列)均屬此類。但是據(jù)有關(guān)研究，直接使用此類鍍鋅光亮劑并不能得到令人滿意的結(jié)果，2)芳香醛類。茴香醛、香草醛、胡椒醛等，其質(zhì)量濃度為0.01～0.02g/L。然而，上述物質(zhì)的單體或合成物均有較明顯的缺陷：即分散性差，低電流區(qū)不光亮，鍍層脆性較大，且不易實(shí)施后繼的鈍化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是針對現(xiàn)有電鍍鋅鎳合金工藝的缺陷，提供一種堿性體系電鍍光亮鋅-鎳合金工藝。本發(fā)明工藝制得的鍍層光亮、均勻、脆性低，易鈍化；而且合金層中的鎳含量比較穩(wěn)定。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種堿性體系電鍍光亮鋅-鎳合金工藝，其電鍍液配方如下：

電鍍溫度為室溫，陰極電流密度0.5～5.0A/dm²，電鍍時間15～30分鐘。

本發(fā)明電鍍液配制方法如下，以1000毫升為例：