化學鍍鎳綠色光亮劑的研究

胡海嬌， 武曉陽， 劉定富

（貴州大學，貴州 貴陽550025）

0 前言

隨著環保要求的提高，含鎘光亮劑的應用受到限制［1-2］。為此，開發出綠色環保的光亮劑成為研究重點。本實驗將無機光亮劑、有機光亮劑和表面活性劑進行復配，并以鍍速、鍍層光澤度為評價指標，研究能夠取代硫酸鎘的光亮劑體系。

1 實驗

1.1 實驗材料

基體材料采用45＃碳鋼片，其規格為50mm×50mm×1mm。

1.2 實驗儀器

FA-1004型電子天平，DF-101S型集熱式恒溫加熱磁力攪拌器，pH100 防水型筆式pH 計，DK-98-11A 型恒溫水浴鍋，MN-60型光澤度儀。

1.3 工藝流程

1.4 鍍液配方及工藝條件

NiSO4·H2O 20～30g／L，NaH2PO2·H2O 25～35g／L，CH3COONa·3H2O 10～20g／L，氨三乙酸10～15g／L，鉀鹽3mg／L，潤濕劑15mg／L，pH值4.4～4.8，裝載比1.0dm2／L，85～95℃，1h。施鍍過程中添加A 液、C液和（1+1）的NH3·H2O。

1.5 評價方法

（1）鍍速

采用稱量法測定鍍速，計算公式為：

式中：v為鍍速，μm／h；m1為試片施鍍后的質量，g；m0為試片施鍍前的質量，g；S為試片面積，cm2；ρ為試片密度，取7.85g／cm3；t為施鍍時間，h。

（2）鍍層光澤度

采用MN-60型光澤度儀，在60°的投射角下測量鍍層的光澤度。

2 結果與討論

2.1 各種光亮劑單獨使用

2.1.1 無機光亮劑

硫酸鎘是通過與鎳離子共沉積來達到光亮效果的［3］。圖1為硫酸鎘對鍍速與鍍層光澤度的影響。由圖1可知：硫酸鎘的質量濃度為3mg／L 時，可以得到全光亮的鍍層（鍍層光澤度為237Gs），此時鍍速為11.465μm／h。

圖1 硫酸鎘對鍍速與鍍層光澤度的影響

圖2為鉀鹽對鍍速與鍍層光澤度的影響。由圖2可知：鉀鹽對鍍速的影響不大，但它有穩定溶液的作用，可用作光亮穩定劑。鉀鹽最佳的質量濃度為3mg／L。

圖2 鉀鹽對鍍速與鍍層光澤度的影響

圖3為錫鹽對鍍速與鍍層光澤度的影響。由圖3可知：錫鹽具有較好的光亮效果，而且得到的鍍層微粒細小。當錫鹽的質量濃度為4 mg／L 時，鍍層的光澤度最高可達到193 Gs，此時鍍速為9.715 μm／h。

2.1.2 有機光亮劑

圖4為糖精鈉對鍍速與鍍層光澤度的影響。作為初級光亮劑，糖精鈉主要是通過芳香磺酰基特征官能團使鍍層晶粒細化，同時改善鍍層的延展性，從而產生光亮效果。

圖3 錫鹽對鍍速與鍍層光澤度的影響

圖4 糖精鈉對鍍速與鍍層光澤度的影響

圖5和圖6分別為1，4-丁炔二醇和PPS對鍍速與鍍層光澤度的影響。作為次級光亮劑，1，4-丁炔二醇和PPS主要是通過C=O、C≡C起光亮作用的。它們強烈吸附于陰極表面，使陰極電位明顯負移，從而使鍍層結晶細致。

圖5 1，4-丁炔二醇對鍍速與鍍層光澤度的影響

圖6 PPS對鍍速與鍍層光澤度的影響

2.2 光亮劑復配

單獨使用無機光亮劑時，鍍層的光亮效果較好，但色澤不清亮；單獨使用有機光亮劑時，也能得到結晶細致均勻的鍍層，但裝飾效果欠佳，不能達到鏡面光亮的效果。可見，單獨使用一種鍍鎳中間體不能滿足要求。鑒于此，將無機光亮劑與有機光亮劑混合使用，以期獲得鏡面光亮的鍍層。

按表1所示配方進行復配。測試結果表明：第1組光亮劑的鍍速高于另外兩組的；第3組光亮劑的鍍層光澤度最好，但鍍速很低。

表1 組合光亮劑配方

施鍍過程中，無機光亮劑中的金屬離子先在鍍層表面的活性點發生優先吸附，然后與鎳離子發生共沉積，抑制鍍層向溶液相生長，使鍍層顆粒變得細小。而有機光亮劑中的糖精鈉與1，4-丁炔二醇則是通過減小試片表面張力，使氫氣易于從鍍層表面析出，反應向鎳離子析出的方向進行，從而提高鍍層的光澤度，使鍍速增大。表面活性劑十二烷基磺酸鈉則加快了鍍層的出光速率，提高了鍍液的整平能力，降低了鍍層的表面張力，使鍍層具有極高的防針孔能力，而且降低了次級光亮劑的消耗。此外，十二烷基磺酸鈉還具有潤濕效果。

3 結論

（1）光亮劑能使鍍層光澤度大大提高，但鍍速會受到一定的影響。

（2）無機光亮劑的光亮效果較好且添加量較小，鍍速隨著其添加量的增加而降低；而有機光亮劑的光亮效果稍差，但是鍍速比較穩定。

（3）按硫酸錫6mg／L，糖精鈉50mg／L，1，4-丁炔二醇30mg／L，鉀鹽3mg／L，十二烷基磺酸鈉20mg／L進行復配，可以得到致密、光滑、平整的鍍層，此時鍍層光澤度高達220Gs，完全可以與硫酸鎘作光亮劑時的相媲美。

［1］盧亞輝，黃燕濱，時小軍，等.非晶態化學鍍鎳磷合金穩定劑研究［J］.新技術新工藝，2002（11）：41-42.

［2］張天順，張兆國，張晶秋，等.TL 全光亮化學鍍鎳磷合金工藝研究［J］.電刷鍍技術，2003（3）：76-79.

［3］王憨鷹，陳煥銘，孫安，等.光亮劑對化學鍍鎳磷合金鍍層的影響［J］.材料保護，2008，37（6）：14-16.