新型無硼酸鉀鹽鍍鋅光亮劑

梁新中, 杜石峰

（1.山東魯光電鍍技術有限公司,山東聊城 252000;2.山東濟寧市三合化工助劑廠,山東濟寧 272100）

新型無硼酸鉀鹽鍍鋅光亮劑

梁新中1, 杜石峰2

（1.山東魯光電鍍技術有限公司,山東聊城 252000;2.山東濟寧市三合化工助劑廠,山東濟寧 272100）

0 前言

鉀鹽鍍鋅從上世紀80年代中期開始大量用于生產。近20年來,無論如何發展改進光亮劑的性能,工藝配方均為氯化鉀,氯化鋅,硼酸3種基本材料,再配以芐二丙酮為主光亮劑的單一型添加的復配光亮劑,或以鄰氯苯甲醛為主光亮劑的雙組分添加的復配光亮劑。其工藝配方中,氯化鉀和氯化鋅的消耗量較好撐控,唯有硼酸的消耗量不好控制。主要是硼酸隨鍍液溫度的變化而變化,溫度升高,其消耗量增大。夏季,滾鍍溫度在35℃以上,需每天補加硼酸才能保證鍍液p H值的穩定,給操作者帶來很大的不便。而且,硼酸的溶解度偏低,很多廠家采用熱水溶解硼酸后再加入鍍槽內,又造成鍍液液面升高。掛鋅的銅鉤浸入鍍液中,通電后銅勾與鋅一起溶解,又造成銅雜質過多,高電流密度區出現條紋。

本文所述的新型無硼酸鉀鹽鍍鋅光亮劑為雙組分,在柔軟劑（A劑）中,增加了多種螯合劑,可在無硼酸的條件下使鍍液的p H值穩定。使用方便,操作簡單,同時拓展了低電流密度區的效果,深鍍能力較老工藝有較明顯的改善。

1 工藝配方及操作條件

氯化鉀 200～240 g/L,氯化鋅 40～60 g/L,氯鋅 A 20～30 mL/L,氯鋅 B 1.5～2.5 mL/L,波美度 20～22 °Bé,p H 值 5.5～6.4,1～4 A/dm2,室溫。陽極采用0#鋅板。

因為配方中無硼酸,配制的基礎液在不加柔軟劑（氯鋅A）時,p H值在 6.6～6.7左右,加入柔軟劑（氯鋅A）后,p H值在 6.2～6.3左右,與加入硼酸30 g/L時的p H值相當。

2 鍍液各成分的作用及操作條件的影響

2.1 氯化鉀

氯化鉀為主導電鹽,直接決定著鍍液的導電性能。氯化鉀的質量濃度偏高,陽極鋅溶解快,鋅離子容易積累增加,影響鍍液的深鍍能力;反之,偏低,導電性能差,均鍍能力降低。因此,控制好鍍液的鋅鉀比,就能得到滿意合格的鍍鋅層。

2.2 氯化鋅

提供鋅離子的主鹽。在鍍液中,鋅離子的質量濃度受溫度的影響變化較大。溫度高,鋅離子的質量濃度會增大;溫度較低,鋅離子的質量濃度變化較小。鋅離子的質量濃度越高,沉積速率越快,但深鍍能力越差;反之,偏低時,電流密度開不大,沉積速率較慢,高電流密度區易燒焦,但深鍍能力較好。氯化鋅使用下限可到30 g/L,上限控制在60 g/L為好。

2.3 添加劑

該工藝采用的是雙組分添加劑。分為氯鋅A劑和氯鋅B劑。氯鋅A劑為柔軟劑,主要是由聚氧乙烯辛基酚醚經順化合成的表面活性劑組成,且添加了多種螯合劑,起到細化整平鍍鋅層的作用,同時具有平衡鍍液p H值的效果。氯鍍B劑是一種以新型鉀鹽主光亮劑為主、載體為輔的添加劑,具有出光速率快,鍍層白亮,鍍鋅層彩色膜結合力好,防變色能力強等優點。它不同于第一代芐二丙酮及第二代鄰氯苯甲醛光亮劑,屬于第三代新型光亮劑。

生產使用中,氯鋅A劑消耗量較低,為30～50 mL/（kA·h）,氯鋅B劑應少加勤加,消耗量為150～200 mL/（kA·h）。VA∶VB的平衡值應為1∶3。氯鋅A劑不足時,電流密度范圍窄,深鍍能力差,鋅層脆性大,邊角有脆皮的現象;氯鋅B劑不足時,鍍鋅層發黃,發霧,光亮度明顯下降。

2.4 pH值

氯化鉀鍍鋅的p H值在5.5～6.4范圍內均能得到光亮的鍍鋅層。p H值過高,超過6.5以上,影響主光亮劑的光亮性,且消耗量增大,掛鍍高區易產生條紋。p H值低于5.0時,使用鹽酸量較大,容易造成ZnCl2的質量濃度升高,不影響光亮度,但深鍍能力明顯下降。因此控制p H值在中間值6.0左右為好。用鹽酸調整p H值時,鹽酸至少用1倍的水稀釋后方可加入鍍槽內,避免造成光亮劑的析出。

2.5 溫度

溫度在5～50℃的范圍內均能得到全光亮的鍍層。對溫度要求偏高的滾鍍,適當多補充氯鋅A劑即可。最佳溫度控制在20～30℃為宜。夏季用制冷機組降溫還是最好的方法。

3 鍍液性能

3.1 赫爾槽試驗

按上述工藝配方配制250 mL鍍鋅液倒入赫爾槽內,在不同的電流下,時間為5 min,進行赫爾槽試驗。結果表明:電流為0.5 A時,高電流區通片白亮,低電流區有0.4 cm發霧發白的狀況;反面鋅層占整片試片面積的10%;電流為1.0 A時,高電流區通片白亮,在低電流區邊緣只有一條白霧線,不是平整光滑的鋅層;反面鋅層占整片試片面積的25%;電流為1.5 A時,高、低電流區通片白亮,鍍鋅均勻亮麗;反面鋅層占整片試片面積的40%;電流為2.0 A時,高電流區邊緣燒焦,但不明顯,有一條白霧的條紋,低電流區全片光亮;反面鋅層占整片試片面積的50%;電流為2.5 A時,高電流區邊緣有一條燒焦的條紋,約0.3 cm,低電流區全片光亮;反面鋅層占試片面積的65%。

由上述赫爾槽試驗可以看出:隨電流的增加,反面鍍鋅層的面積也不斷地增多,反應出槽液的均鍍能力越來越好。

3.2 電流效率

增加電流密度,沉積速率加快,上光速率也快,均鍍能力和深鍍能力都有所提高,電流效率也提高。

圖1 電流效率隨電流密度變化曲線

圖1為電流密度與電流效率的關系圖,其中曲線I無硼酸,曲線II有硼酸。由圖1可知:兩種鍍液的電流效率基本相同。因此硼酸對鍍液的影響不是主要的因素。調整好工作液的p H值在5.5～6.4范圍內,電流效率基本相同。

4 結語

本公司應用此新工藝大生產半年多以來,未加硼酸,正常調整鋅鉀比例,至今未出任何故障,證明本方法還是可行的。

TQ 153

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1000-4742（2011）06-0053-02

2010-12-22