CN103726080A - 一种用于氯化物镀锌工艺的钠钾盐及其用途 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于氯化物镀锌工艺的钠钾盐及其用途，其特征在于，钠钾盐是由按照重量配比的含碘酸钾食盐与辅助剂10：0.8～1.2组成，其中辅助剂原料组分按重量份配比为：硫酸钠7.0～8.5份，柠檬酸钾1.5～2.5份，苯甲酸钠0.1～0.2份，硫酸锌0.05～1.5份，硫酸钾0.10～2.5份。本发明的钠钾盐镀液，均镀能力与深镀能力强，电流效率高，沉积速度快，高碳钢和铸铁件上镀快，析氢量少，对弹性零件造成脆性的可能性较小；其镀液组分允许波动范围宽广，钠钾盐中的氯化物的表面活性作用好，大量氯离子的存在能起到“电子桥”的作用，因此，其镀层结合力好；其镀液成份简单、稳定；投产成本较低，组成镀液的钠钾盐单项成本，仅是采用氯化钾的50%消耗量；其生产工艺无污水和废气排放，并且环保节能。

Description

一种用于氯化物镀锌工艺的钠钾盐及其用途

技术领域

本发明提供了一种用于氯化物镀锌工艺的钠钾盐及其用途。

背景技术

目前，国内外采用的镀锌工艺，主要是氯化物镀锌体系、氰化物镀锌体系和碱性镀锌体系等。由于氰化物镀锌体系中氰化物剧毒，废水和废气会污染环境，毒害生物环境，大多情况下，已被无氰镀锌体系所代替，尤其是氯化物镀锌导电盐的电镀工艺代替了有害化工产品氰化物的使用。

氯化钾和含碘酸钾食盐为主的氯化物光亮镀锌体系，它主要特点是无氰，而且镀液简单稳定。随着科学的进步，应用传统的氯化物镀锌工艺方法的电镀化工原料，加工出来的镀锌件，往往也达不到当今行业对质量要求。然而，通过改进，采用氯化钾为主的氯化物光亮镀锌，具有明显改进效果，提高了凹进部位的低电流区域的镀层性能，这是由于钾离子能降低电压，提高电流等特点达到的。然而，根据镀锌工件形状差别，需要配制不同的镀锌溶液，而且，氯化钾成本较高。

相对较低成本的单纯含碘食盐镀液，例如：镀液含有氯化钠、氯化锌、硼酸、铬酐、硫酸铬钾、氟化氢铵和硝酸等，含有这些化工原料的镀锌液，这类原始氯化物镀锌工艺方法是以氯化钠为导电盐，其制备的镀液，一般情况下，其分散能力和深度能力，比较氰化物体系和碱性镀锌体系差。虽然成本较低，但其导电能力差，使镀层不均匀。例如，镀出来的工件凸出表面的高电流区域镀层较好，但是，凹进部位的低电流区域往往无镀层。

因此，市场非常需要研制出能够达到氰化物体系和碱性镀锌体系光亮镀锌液的性能和效果，其成本又低的氯化钠氯化物光亮镀锌液，本发明人经过多年专业实验研究，终于探索找到了一种用于氯化物镀锌工艺的导电盐，以含碘酸钾食盐为主要成分，加辅助剂制成，简称为钠钾盐，并且成功用于氯化物镀锌工艺导电盐的镀液中，分散能力可以达到氰化物体系水平。特别是于2008年在国内上市以来，因其可以改进镀液的性能，而且可以显著提高镀层平整、均匀、光亮、强度、耐蚀等性能，赢得了客户好评。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于氯化物镀锌工艺的钠钾盐。

本发明的另一目的是提供一种用于氯化物镀锌工艺的钠钾盐用途。

本发明的任务是这样完成的。

按照本发明所述的用于氯化物镀锌工艺的钠钾盐，其特征在于，钠钾盐是由按照重量配比的含碘酸钾食盐与辅助剂10：0.8～1.2组成，其中辅助剂原料组分按重量份配比为：

制备方法：将按重量份配比的上述辅助剂原料组分，分别投入搅拌容器内，搅拌均匀，即得。

按照本发明所述的用于氯化物镀锌工艺的钠钾盐，其特征在于，钠钾盐是由按照重量配比含碘酸钾食盐与辅助剂10：0.9～1.1组成。

按照本发明所述的用于氯化物镀锌工艺的钠钾盐，其特征在于，钠钾盐是由按照重量配比含碘酸钾食盐与辅助剂10：0.9～1.1组成，其中辅助剂的原料组分按重量份配比为：

制备方法：将按重量份配比的上述辅助剂原料组分，分别投入搅拌容器内，搅拌均匀，即得。

按照本发明所述的用于氯化物镀锌工艺的钠钾盐的用途，其特征在于，用其制备钠钾盐镀液的配方原料组分与用量为：

余量为水，

钠钾盐中含碘酸钾食盐与辅助剂的配比同上所述，

钠钾盐镀液用于氯化物镀锌工艺条件：温度范围5～50℃，pH值5.8-6.2，阴极电流密度范围1.0～3.5A/dm²，吊镀阳极移动12次/分钟。

按照常规镀锌工艺过程处理步骤：清水洗-镀锌-清水洗-20%磷酸三钠脱模-清水洗-3%稀硝酸、2%氯化钠-出光-清水洗-铬酸钝化-清水洗-60℃热水烫-晾干-老化-包装。

蓝白钝化工艺条件：

彩色钝化工艺：

上述的含碘酸钾食盐原料选自湖北矿产的含碘食用盐，即含碘酸钾的食用盐。其中的添加剂C2-87A剂为江苏省无锡市钱桥助剂厂生产的C2-87A剂。

本发明的用于氯化物镀锌工艺的钠钾盐的特点如下：

应用本发明的钠钾盐制备的钠钾盐镀液，均镀能力与深镀能力强，电流效率高，沉积速度快，高碳钢和铸铁件上镀快，析氢量少，对弹性零件造成脆性的可能性较小；其镀液组分允许波动范围宽广，钠钾盐中的氯化物的表面活性作用好，大量氯离子的存在能起到“电子桥”的作用，因此，其镀层结合力好；其镀液成份简单、稳定；投产成本较低，组成镀液采用的钠钾盐单项成本，仅是采用的氯化钾的50%消耗量；其生产工艺无污水和废气排放，并且环保节能。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不以任何方式限制本发明。

本发明实施例采用的含碘酸钾食盐原料选自湖北矿产含碘食用盐，即含碘酸钾食盐；采用的添加剂为江苏省无锡市钱桥助剂厂生产的C2-87A剂；使用的氯化钠为大连市生产的工业用盐；柠檬酸钾和苯甲酸钠为食品添加剂用；其它试剂均为化学试剂。

实施例1：

辅助剂原料组分与用量：硫酸钠7.85公斤、柠檬酸钾1.75公斤、苯甲酸钠0.1公斤、硫酸锌0.1公斤和硫酸钾0.2公斤，

钠钾盐组分与用量：含碘酸钾食盐100千克、辅助剂10千克，

制备方法：将辅助剂各组分，分别投入搅拌器内，搅拌均匀，再投入含碘酸钾食盐，并搅拌均匀，即得。

钠钾盐镀液的原料配方组分与用量为：氯化锌45克/升、钠钾盐200克/升、硼酸35克/升、添加剂C2-87A剂15毫升/升、余量为水。

钠钾盐镀液的制备按照氯化物镀锌液的常规方法操作。

氯化物镀锌工艺条件：温度范围5～50℃，pH值5.8-6.2，阴极电流密度范围1.0～3.5A/dm²，吊镀阳极移动12次/分钟。

按照常规镀锌工艺过程处理步骤：清水洗-镀锌-清水洗-20%磷酸三钠脱模-清水洗-3%稀硝酸与2%氯化钠—出光-清水洗-铬酸钝化-清水洗-60℃热水烫-晾干-老化-包装。

蓝白钝化工艺条件：

彩色钝化工艺:

实施例2：

辅助剂原料组分与配比：硫酸钠7.8公斤、柠檬酸钾1.85公斤、苯甲酸钠0.15公斤、硫酸锌0.05公斤和硫酸钾0.15公斤，

钠钾盐组分与配比：含碘酸钾食盐100千克、辅助剂9千克，

制备方法：将辅助剂各组分，分别投入搅拌器内，搅拌均匀，再投入含碘酸钾食盐，并搅拌均匀，即得。

钠钾盐镀液的原料配方组分与用量为：氯化锌55克/升、钠钾盐180克/升、硼酸40克/升、添加剂C2-87A剂20毫升/升、余量为水。

钠钾盐镀液的制备按照氯化物镀锌液的常规方法操作。

氯化物镀锌工艺条件：温度范围5～50℃，pH值范围5.5～6.0，阴极电流密度范围1.0～3.5A/dm²，吊镀阳极移动12次/分钟。

按照常规镀锌工艺过程处理步骤：清水洗-镀锌-清水洗-20%磷酸三钠脱模-清水洗-3%稀硝酸、2%氯化钠-出光-清水洗-铬酸钝化-清水洗-60℃热水烫-晾干-老化-包装。

蓝白钝化工艺条件：

彩色钝化工艺：

本发明实施例1和实施例2的钠钾盐镀液的主要特点：

1、钠钾盐镀液产品原料为含碘食盐和添加的辅助剂，均属清洁化工产品，其配制钠钾盐镀液无须清渣、电解、消除有机物，较大程度的节省了能源消耗；

2、钠钾盐镀液组成允许波动范围广，成份简单、稳定，投产成本低，节约电能；

3、钠钾盐镀液使用原料无氰，化工合成产品，生产过程无污染，无废水、废气排放，绿色环保产品，特别符合国家针对企业无公害生产条件；

4、钠钾盐镀液均镀能力与深镀能力强，电流效率高，沉积速度快，生产效率高；

5、钠钾盐的表面活性作用好，大量氯离子的存在能起到“电子桥”的作用，镀层结合能力较好；

6、钠钾盐镀液电流效率高，析氢量少，对弹性零件造成脆性的可能性小；

7、镀层光亮，细致平整性好；

8、钠钾盐镀液的钠钾盐单项成本仅是采用氯化钾镀液的50%消耗量。在氯化物镀锌工艺试验中辅助剂组分的作用分析如下：

1、硫酸钠：在硫酸盐快速镀锌工艺中，硫酸钠属导电盐。如:镀锌铁线，钢带，链条都属硫酸盐镀锌范围。本发明人利用电化学电镀原理，将硫酸钠添加于氯化物镀锌工艺中，结果发现比原有的电镀条件电流效率有显著的提高，电压明显降低，镀锌层的防腐能力也随之延长。例如，电镀液中没有添加硫酸钠的镀件出槽水洗后，在空气中裸露5分钟内不钝化，镀件变黑，因此，须要及时钝化，才可以保持镀件光亮。然而，镀锌液按配比添加硫酸钠的镀件出槽水洗后，空气中暴露数小时，几乎不变色。

根据所述观察可见，没添加硫酸钠镀锌件出槽，不经及时钝化工艺处理，镀件就会受空气氧化，出现变黑的现象。已添加硫酸钠镀件出槽水洗后，放置数小时，无氧化变黑现象，这说明氯化物镀锌液中添加硫酸钠，使镀件能提高镀层防腐数倍，并且高电流条件下镀件出槽快，钝化不易烧焦。

2、柠檬酸钾：不含辅助剂的单纯的含碘食盐镀液，其分散能力和深镀能力较氰化物体系和碱性镀锌体系差，但是，当镀液中引入柠檬酸钾时，分散能力可以达到氰化物体系的水平。

3、苯甲酸钠：经试验证明，当镀液加入苯甲酸钠时，能够提高电流密度，尤其是在碳钢、铸铁件镀锌上镀快，而且工件低电流区域深镀能力好，均匀细腻，整平性好。

4、硫酸钾：经试验证明，硫酸钾可以增加镀液的电流密度，降低镀槽电压，镀件在槽内电镀时，具有降低工件烧焦钝化发黑的作用。

5、硫酸锌：本发明的氯化物镀锌工艺的镀液，虽然组分与用量允许波动范围宽广，但是各种化学组分含量范围必须要求在规定范围内。否则，比例失调或超出规定范围，会出现不良的电镀效果，特别是锌离子的含量控制，例如在钠钾盐中的重量份为0.05-1.5份，必须通过化验室严格检测，方可测量得知应该添加的实际剂量。本发明人曾经作了大量试验与校对工作，当按化验数值添加补充钠钾盐时，必须随之补加镀液中的锌离子，至其当量的值，补充锌离子的当量值，是通过长期跟踪各种电镀液成份消耗确定的，并且通过计算消耗量而得到的具体消耗份额。

本发明实施例的钠钾盐性质和作用：

钠钾盐是溶液中的导电盐，又是锌离子的弱配位体的氯离子来源，大量氯离子的存在下，能与锌离子铬合成各种形式的铬合离子，锌离子浓度低，氯离子浓度高，其生成配位数的络离子，有利于镀液分散能力的提高，这可以从下述表1中证明。

表1镀液不同的组分与用量分散能力比较

虽然氯离子与锌离子的结合很不稳定，但在一定程度上，这些带负电的络阴离子在阳极放电时阻止了锌离子的放电，起到了增加阳极极化的作用，表1表明增加氯离子浓度，降低锌离子浓度或加入柠檬酸钾，将有利于镀液分散能力的改善。

本发明的电钠钾盐在镀液中含量过高，当超过200克/升，冬天镀液温度下降到5℃以下时，会有结晶析出，同时不利于镀液性能的改善，氯离子含量低时，不仅影响分散能力和深镀能力，同时经过霍尔槽实验证明光亮区域变窄。因此，通常控制在180～200克/升。

本发明实施例的钠钾盐镀液用于氯化物镀锌工艺的镀层性能：

1、外观：镀层光亮细致；

2、结合力：镀层≤15μ经190℃烘烤2小时，马上放入冷水中不起泡；

3、弯折实验：0.5mm的钢板，镀层厚度15μ，弯折至断起皮，弯折不起皮；

4、脆性：镀层厚度在15μ以下，弯折镀层至断不掉锌沫；

5、中性盐雾实验：按照国家邮电部标准进行中性盐雾实验，结果白色钝化经1周期实验无腐蚀，彩色钝化经4周期盐雾实验达1级，绿彩钝化经6周期盐雾实验无腐蚀，说明镀锌工艺镀液钝化膜抗盐雾性好；

6、变色实验：彩色钝化膜室内放在信封内一年，彩色钝化膜无变化，白色钝化膜同样放在信封内一年零六个月无变化。镀液维护：

本发明的钠钾盐镀液十分稳定，只需经常用精密试纸调制pH值范围5.8～6.2即可。生产的镀液，每季度用2克/升锌粉，过氧化氢1.0毫升/升和活性炭3克/升处理一次，即可。

废水处理：

镀液废水处理时，需用氢氧化钠水溶液调pH值至8.5～9.5，使废水中的Zn²⁺生成Zn（OH）₂沉淀。废水中其他金属杂质也同时由此法沉积除去。对于含辅助剂镀液废水处理，用310原子吸收分光光度计测定，在废水中含Zn²⁺8.5毫克/升时，用氢氧化钠水溶液调pH值9后，测得Zn²⁺为5.25毫克/升以下，已基本符合排放标准。

Claims (4)

1.一种用于氯化物镀锌工艺的钠钾盐，其特征在于，钠钾盐是由按照重量配比的含碘酸钾食盐与辅助剂10：0.8～1.2组成，其中辅助剂原料组分按重量份配比为：

2.根据权利要求1所述的用于氯化物镀锌工艺的钠钾盐，其特征在于，钠钾盐是由按照重量配比的含碘酸钾食盐与辅助剂10：0.9～1.1组成。

3.根据权利要求1所述的用于氯化物镀锌工艺的钠钾盐，其特征在于，钠钾盐是由按照重量配比的含碘酸钾食盐与辅助剂10：0.9～1.1组成，其中辅助剂的原料组分按重量份配比为：

4.根据权利要求1或3所述的用于氯化物镀锌工艺的钠钾盐的用途，其特征在于，用其制备钠钾盐镀液的配方原料组分与用量为：

余量为水，

钠钾盐中含碘酸钾食盐与辅助剂的配比同权利要求1或3所述，

钠钾盐镀液用于氯化物镀锌工艺条件：温度范围5～50℃，pH值5.8-6.2，阴极电流密度范围1.0～3.5A/dm²，吊镀阳极移动12次/分钟。