• 鋅酸鹽鍍鋅的研究和添加劑的開發與應用

    發布時間:2018/03/21

    在電鍍工業中鍍鋅占產量的60%,在機電行業中鍍鋅占70%左右,從鍍鋅中淘汰劇毒氰化物,是實現無氰鍍的關鍵。近年來,無氰鍍鋅已用于生產,其中一度銨鹽鍍鋅應用最廣泛,但由于銨鹽鍍鋅電解液對設備和廠房產生嚴重腐蝕,不便于實現自動化生產,工藝控制不好時,鈍化膜在貯存、運輸和使用中嚴重變色,降低了產品的外觀質量,上述缺點仍待進一步克服。因此,近年來許多單位在研究無氰堿性鍍鋅,其中部分用于生產實際的堿性三乙醇胺鍍鋅,由于三乙醇胺對鋅絡合能力差,鍍液分散能力不好,生產效率低,還不能滿足生產需要,因此又在堿性鋅酸鹽鍍鋅的研究方面取得新的進展。


    研究無氰堿性鋅酸鹽鍍鋅的目的,自然最初是希望既可逐步從工藝上入手,又有較高的生產效益,但是道路是艱難的,如用氧化鋅和氫氧化鈉組成的鋅酸鹽溶液,只能鍍出海綿狀的沉積物,因此必須研究某種具有氰化物優良特性的添加劑,以改善電解液的電化學特性,至今尚在努力。


    鋅酸鹽鍍鋅添加劑品種有以下幾種可供選擇:

    國內無氰電鍍以鋅酸鹽鍍鋅發展得比較快,占無氰鍍鋅中的主要部分,其中關鍵組分添加劑主要有DPE和DE系列。

    DPE是應用最廣的品種,與傳統的氰化鍍鋅工藝相比,是較理想的代替氰化鍍鋅的有機添加劑。采用DPE工藝的溶液穩定性好,維護簡單,操作方便,目前生產的品種有DPE-Ⅰ和DPE-Ⅱ(DPE-Ⅱ用得很少)。


    DPE-Ⅰ是由二甲氨基丙胺與環氧丙烷縮合而成的水溶性聚合物,適用于15~20μm的鍍層;DPE-Ⅲ是二甲氨基丙胺、乙二胺與環氧丙烷縮合的水溶性聚合物,適用于20~25μm的鍍層。兩者均為實際無毒級。


    DE鋅酸鹽鍍鋅添加劑在國內應用比較廣泛。它是由二甲胺和環氧氯丙烷縮合而成的水溶性聚合物,其工藝指標也接近于氰化鍍鋅。

    在現場生產中,掌握添加劑的用量和特性至關重要。由于目前尚無有效的分析手段檢查槽液中的實際添加劑含量,合理掌握用量便很重要,少了、多了都不行。添加劑的過多夾雜,易引起鍍層的脆性等故障。添加劑顧名思義也只能添添加加,為此,一般即使是正常情況下,也應該勤加少加。對于以DPE為添加劑的鋅酸鹽鍍鋅工藝,通??捎煤唵蔚暮諣柌墼囼瀬砑右耘袛?,當添加劑過多時,表現出來的是試片低電流密度區不亮,反之,低電流密度區亮而高電流密度區不亮。


    光用DPE類添加劑在一般條件下是可以的,但亮度不夠。為了得到滿意的鋅酸鹽鍍鋅鍍層,還需補加光亮劑,與添加劑配合使用。光亮劑有三乙醇胺、芳香醛或氮雜環的化合物,目前國內市售的光亮劑有WA(W906)、WB、ZB-80、ZBD-81等品種,它們性質近似,能有效地改善鍍層外觀質量,細化晶粒,但也在改進中。


    對氰化物鍍鋅槽液轉化時應注意,由于氰化物鍍鋅的組成與DPE添加劑的鍍鋅體系最近似,為了采用無氰電鍍,消除氰化物污染,最常用的是自然過濾法,這樣,既可維持正常生產,又能逐步把組分調整到無氰電鍍的規范之內。


    采用這個方法過濾,先停止補加氰化物,同時降低主鹽濃度,改用鐵陽極,按比例提高苛性鈉含量,控制NaCN∶Zn=(2~3)∶1。由于NaCN的降低,絡合作用即減弱,則雜質影響便表現出來,當ZnO降到20g/L、NaOH升到100g/L時,可加入Na2S或Zn粉處理槽液,再配合小電流電解處理。當分析NaCN在10g/L以下時,ZnO調到12g/L,NaOH應調到120g/L,此時再處理一次槽液,并開始加入DPE-Ⅲ(4mL/L)添加劑。當NaCN再降低時,可補加光亮劑WB或其分類型光亮劑。


    鍍鋅是電鍍中量大面廣的品種,國內外為了提高鍍鋅的質量,除了在鍍液的組成比例,電鍍設備的改造、完善和槽液維護與管理之外,還著重于研究有效的添加劑,并針對以下各方面進行研究工作:

    (1) 減少鍍層的脆性。從無氰鋅酸鹽鍍鋅層與氰化鍍鋅層的分析比較,前者鍍層中碳氫的含量高,表明有有機物夾雜,因而造成鍍層的脆性,所以要求一種合適的分子量和結構的有機添加劑是一個重要問題。

    (2) 提高堿性鍍鋅體系的電流效率。由于現代工業的發展,越來越注意經濟效益,提高體系的電流效率,不但可以提高生產力,同時還可減少氫脆。

    (3) 防止變色的問題。這個問題不一定由添加劑的性質來決定,與鍍液中雜質的干擾,鍍后處理包括鈍化工藝的改進都密切有關,但添加劑的抗氧能力與在鍍層的夾雜程度也是造成鍍層變色的因素之一,顯然,以上所述問題都是目前有待研究和改進的課題。


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