CN1162571C - 用于从硫酸盐体系电沉积低铁含量光亮锌铁合金的镀液 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于从硫酸盐体系制备低铁含量(＜1wt%)光亮锌铁合金的镀液，属于电沉积防护性合金镀层技术领域。本发明配方中的光亮剂主要由苄叉丙酮，聚乙二醇辛基苯基醚，苯甲酸钠，NN-二甲基苯胺和无水乙醇五种成分组成。镀层中的铁含量在0.3～0.85wt%之间，而且锌铁合金镀层中铁含量的高低可以通过调整镀液中Zn2+与Fe2+之比来进行调节。本发明工艺所提供的制备方法简单合理，以柠檬酸为缓冲剂的镀液pH值稳定，环境污染小；产品的表面光亮平整，质量稳定。可用于板材和带材的表面防护性和装饰性处理。
Description
技术领域
本发明属于用电沉积法制备防护性合金镀层的技术领域。
背景技术
Zn-Fe合金镀层是一种防护性合金镀层，具有良好的耐腐蚀性能，可再加工性，可焊接性，强的漆膜附着能力和优良的抗蠕变能力。因此，在工业生产中得到广泛的应用，尤其在欧美和日本等国家主要应用于汽车、航空和电子等工业领域以减缓盐碱和风沙气候对金属部件表面的腐蚀。通常按铁含量的高低可分为高铁Zn-Fe合金镀层和低铁Zn-Fe合金镀层；高铁合金易于进行磷化处理，具有良好的可加工和漆膜附着能力，而低铁含量Zn-Fe合金易于进行钝化处理，这样合金镀层的耐腐蚀能力可得到很大的提高而且装饰性能也可以得到提高。对于低铁含量的Zn-Fe合金按电镀液的性质大致可分为：氰化物体系，无氰碱性体系和酸性氯化物体系。氰化物体系，由于毒性大对环境的污染严重，除用于比较重要部件的电镀处理外，基本上已被淘汰。无氰碱性体系具有比较好的分散能力和深镀能力，然而电流效率和沉积速度比较低而且对添加剂控制要求比较严格。酸性氯化物体系生产效率比较高，对光亮添加剂的控制比较简单，可以承受大的电流密度故沉积速度快，但是分散能力和深镀能力比较差。然而没见到过专门从硫酸盐体系电沉积低铁含量Zn-Fe合金工艺的报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于从硫酸盐体系电沉积低铁含量光亮锌铁合金的镀液。
本发明的目的是通过如下途径实现的：用于从硫酸盐体系电沉积低铁含量光亮锌铁合金的镀液，它包括含Zn2+和Fe2+的硫酸盐、光亮剂、缓冲剂柠檬酸和络合剂柠檬酸盐，上述的光亮剂是由主光亮剂、载体光亮剂和光亮剂助剂组成，其中主光亮剂为苄叉丙酮C6H4OCH3CHO，载体光亮剂为聚乙二醇辛基苯基醚R-C6H4O(C2H4)10H和无水乙醇CH3CH2OH，光亮剂助剂为苯甲酸钠C6H5COONa和NN-二甲基苯胺C6H5N(CH3)2。
光亮剂中各成分与水的重量比为，苄叉丙酮C6H4OCH3CHO∶聚乙二醇辛基苯基醚R-C6H4O(C2H4)10H∶无水乙醇CH3CH2OH∶苯甲酸钠C6H5COONa∶NN-二甲基苯胺C6H5N(CH3)2∶水等于0.5～3∶6.5～22∶3.5～8∶0.5～2.5∶0.3～2∶100。
本发明的配方简单，镀液稳定且污染比较小，不仅保留了传统硫酸盐电镀高电流效率和较高沉积速度的优点，而且适当改善镀液的分散能力和深镀能力。利用本发明所得到Zn-Fe合金镀层与基体结合良好，没有脱皮和起泡现象。其主要区别于传统硫酸盐镀锌和锌铁合金镀层的是镀层表面非常光亮致密、结晶细小，而且表面具有很高的择优取向，镀层具有良好的耐腐蚀能力和易于进行钝化处理。本发明不仅保留了氯化物体系电沉积Zn-Fe合金工艺的特点，而且适当的改善了镀液的深镀能力和分散能力，提高了镀液的稳定性。
具体实施方式
本发明主要由两部分组成，添加剂的合成以及电镀液的配制。
首先，合成光亮添加剂TF，将13g苄叉丙酮在加热的条件下溶解在120g聚乙二醇辛基苯基醚R-C6H4O(C2H4)10H中，完全溶解后加入65g无水乙醇在30℃下保温7个小时，以使主光亮剂在载体中完全溶解；然后将11g苯甲酸钠溶解在100ml热水中并加入16gNN-二甲基苯胺，使二者均匀的溶解；最后将上述两种溶液混合，并加水至1升，即可的质量百分含量为21％的光亮剂。主光亮剂芳环的一端接有醛基，同时也接有羰基，以增大其亲水性；主光亮剂的主要作用是在阴极上形成一层吸附膜，这层吸附膜增大了金属离子在阴极上发生还原沉积的阻力，从而提高了镀层的光亮度和致密度。本发明的载体光亮剂主要为聚乙二醇辛基苯基醚，其亲水性由醚键和羟基共同组成，主要靠醚键(-O-)来发挥亲水性，且缩合度越大其亲水性越好；无水乙醇用作辅助载体，其亲水基团是羟基。光亮剂助剂由苯甲酸钠和NN-二甲基苯胺组成，其主要作用是加宽电流密度范围，使主光亮剂在电极过程中分布更趋均匀，减少由镀层内应力引起的镀层脱皮和起泡，以确保镀层的质量。
其次，体积为1升的电镀液配制。秤取100g硫酸锌和10g柠檬酸用二分之一的体积热水溶解；然后秤取6.5g硫酸亚铁和20g柠檬酸钠用三分之一体积的蒸馏水溶解，静止4小时使柠檬酸根离子与亚铁离子完全络合后将上述两种溶液混合均匀；在搅拌下缓慢加入16ml已配好的光亮添加剂，加入蒸馏水使溶液的体积达到规定的体积；最后，用稀柠檬酸溶液调整镀液的PH值到2.5左右。静止几个小时便可在温度为20℃和电流密度为3.5A/dm2的条件下进行电镀，便可得到铁含量为0.65wt％左右质量合格的锌铁合金镀层。温度对镀层的质量有一定的影响，当温度比较高达到40℃左右时，添加剂会有部分析出使镀液变得浑浊，从而使镀层的脆性变大、与基体的结合力减小；所以一般温度控制在10℃～30℃范围之内，其中温度在室温时最好。电流密度对电流效率和镀层的质量有重要的影响，本发明的电流密度范围比碱性和其它一些体系的电流密度范围宽，可取在1.5～5.5A/dm2范围之内。镀层中铁含量的高低主要受镀液中Zn2+与Fe2+之比的影响，当控制电镀液中Zn2+与Fe2+之比在12～20范围之内，可以保证能得到含铁量在0.4～0.85wt％范围之内，表面光亮致密质量合格的Zn-Fe合金镀层。
Claims (2)
1.用于从硫酸盐体系电沉积低铁含量光亮锌铁合金的镀液，它包括含Zn2+和Fe2+的硫酸盐、光亮剂、缓冲剂柠檬酸和络合剂柠檬酸盐，其特征在于上述的光亮剂是由主光亮剂、载体光亮剂和光亮剂助剂组成，其中主光亮剂为苄叉丙酮C6H4OCH3CHO，载体光亮剂为聚乙二醇辛基苯基醚R-C6H4O(C2H4)10H和无水乙醇CH3CH2OH，光亮剂助剂为苯甲酸钠C6H5COONa和NN-二甲基苯胺C6H5N(CH3)2。
2.按权利要求1所述的用于从硫酸盐体系电沉积低铁含量光亮锌铁合金的镀液，其特征在于：光亮剂中各成分与水的重量比为，苄叉丙酮C6H4OCH3CHO∶聚乙二醇辛基苯基醚R-C6H4O(C2H4)10H∶无水乙醇CH3CH2OH∶苯甲酸钠C6H5COONa∶NN-二甲基苯胺C6H5N(CH3)2∶水等于0.5～3∶6.5～22∶3.5～8∶0.5～2.5∶0.3～2∶100。
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