一種鋅錫合金電鍍方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鋅錫合金電鍍方法的工藝流程及其電鍍液的配制方法，工藝流程包括2次熱脫脂、2次水洗、酸解(陰極)、水洗、酸洗（30%鹽酸）、2次水洗、堿性電解除油(陽極)、2次水洗、活化(5～10%鹽酸)、2次水洗、電鍍，同時(shí)改善鍍液質(zhì)量，在電鍍液中加入絡(luò)合劑、光亮劑、聚甘油、極化型光亮劑、還原劑等多種電鍍添加劑。本發(fā)明的鍍液穩(wěn)定性高，可長期生產(chǎn)而不更換鍍，沉積速度快，沉積附著力強(qiáng)，形成的鍍層在含錫為70%，鋅為30%左右的比例時(shí)達(dá)到更好的耐蝕性，性鹽霧可達(dá)到144hr白銹，1000hr紅銹，抗二氧化硫的耐腐蝕性、鍍層柔軟性好，鍍層可進(jìn)行彎曲測試。
【專利說明】一種鋅錫合金電鍍方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于電鍍工藝領(lǐng)域，具體涉及一種鋅錫合金電鍍方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電鍍鋅錫合金已經(jīng)廣泛用作鋼鐵、銅、鎳等金屬的防腐保護(hù)層。在一般大氣條件下，與單純的鋅鍍層相比，錫-鋅合金鍍層的耐蝕性比鋅鍍層有顯著的提高，這是由于錫-鋅合金鍍層中含有錫，它對鋅受到腐蝕而溶解具有抑制作用，使合金鍍層不易產(chǎn)生點(diǎn)蝕，雖然錫的加入具有抑制鋅受到腐蝕的效果，目前，鋅錫電鍍鍍層的錫質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為609^85%左右，但錫加入的含量高于70%會導(dǎo)致鍍件表面顯白霧狀，沒有光亮性，而低于一定比例會導(dǎo)致耐蝕性下降，另外由金屬的標(biāo)準(zhǔn)電極電位可知，Sn2+的標(biāo)準(zhǔn)電極電位等于-0.14V，鋅的標(biāo)準(zhǔn)電極電位等于-0.763V，兩者相差較大，要獲得錫鋅共沉積層，要將兩者的沉積電位拉近，而在鍍液配制過程中，由于含有Sn2+，渡液中的Sn2+容易氧化成Sn4+導(dǎo)致鍍液漫混濁，影響鍍液質(zhì)量，增加后期操作工序。以上的鋅錫合金電鍍工藝中存在的問題嚴(yán)重阻礙了該方法的發(fā)展，因此，亟需開發(fā)一種能夠在電鍍過程中保持鍍液穩(wěn)定性，簡化操作工序，保證鍍層結(jié)晶細(xì)致及具有良好的耐蝕性和光亮度的鋅錫合金電鍍方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種鋅錫合金電鍍方法，利用該方法的電鍍液及電鍍條件獲得的鋅錫合金鍍層結(jié)晶細(xì)致，無空隙，耐腐蝕性好。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為:
一種鋅錫合金電鍍方法，所述的電鍍方法的工藝流程如下:2次熱脫脂、2次水洗、酸解(陰極)、水洗、酸洗(30%鹽酸)、2次水洗、堿性電解除油(陽極)、2次水洗、活化(5~10%鹽酸)、2次水洗、電鍍；
其中，電鍍環(huán)節(jié)的工藝條件為:
鍍浴溫度:20~35°C ;
陰極與陽極面積比為1:1 ;
電流密度(A/dm2):1.5~5.0 ;
電壓(V):5~15 ;
電流效率:70% ； pH:6 ~7 ;
過濾:采用5~10 y m濾芯連續(xù)過濾,至少循環(huán)I~2次 鍍液攪拌速度:陰極移動，速度為150~200m/min
所述的電鍍方法的工藝流程還包括2次水洗、鈍化、2次水洗、封閉、氣吹、烘干。
[0005]所述電鍍液的組成如下:
水溶性亞錫鹽5~50g/L
水溶性鋅鹽0.2~80g/L絡(luò)合劑75~150g/L
光亮劑0.1~lg/L
聚甘油50~200g/L
極化型光亮劑0.5~2g/L
穩(wěn)定劑I~5g/L
兩性表面活性劑0.3~15g/L
脂肪胺聚合物0.5~10g/L
所述的絡(luò)合劑為羥基羧酸及其鈉、鉀、銨鹽。
[0006]所述的絡(luò)合物為羥基羧酸及其鈉、鉀、銨鹽可為酒石酸、蘋果酸、檸檬酸、葡萄糖酸、酒石酸鈉、蘋果酸鈉、檸檬酸鈉、葡萄糖酸鈉、酒石酸鉀、蘋果酸鉀、檸檬酸鉀、葡萄糖酸鉀、酒石酸銨、蘋果酸銨、檸檬酸銨、葡萄糖酸銨中的任一種。
[0007]所述的光亮劑為芳香羰基化合物。
[0008]所述的光亮劑為鄰氯苯甲醛、3，4_ 二甲氧基苯甲醛、肉桂酸、芐叉丙酮、香豆素、4-甲氧基苯甲醛，3-甲氧基-4-羥基苯甲醛中的任一種。
[0009]所述的極化型光亮劑為季銨聚合物。
[0010]所述的季銨聚合物可為1.3亞脲基季銨聚合物。
`[0011]所述的季銨聚合物的制備技術(shù):
在裝有回流冷凝器，溫度計(jì)和攪拌器的長頸燒瓶中加入15.0克的N，N-雙[3-( 二甲基氨基)丙基]尿素，8.3克1，4- 二氯丙烷和23.3克水，攪拌，加熱回流，使反應(yīng)充分完全，回流4~5小時(shí)，把反應(yīng)產(chǎn)物的液體冷卻至室溫，得到所需產(chǎn)物的水溶液。
所述的穩(wěn)定劑可為抗壞血酸、間苯二酚、乙醇酸、乳酸。
[0012]所述的表面活性劑可為陰離子表面活性劑、陽離子表面活性劑及兩面表面活性劑中至少一種，其中兩面表面活性劑為咪唑啉、甜菜堿、丙氨酸、甘氨酸和酸胺中的一種。
[0013]有益效果:(I)通過過絡(luò)合與增加極化作用兩種方式，使兩者的電位拉近，達(dá)到共沉積的效果，提高沉積速度及沉積附著力，電鍍后鍍層可進(jìn)行彎曲測試；(2)鍍液穩(wěn)定，可長期生產(chǎn)而不更換鍍液，簡化操作工序；(3)在鍍層含錫為70%，鋅為30%左右的比例時(shí)達(dá)到更好的耐蝕性,性鹽霧可達(dá)到144hr白銹，1000hr紅銹，抗二氧化硫的耐腐蝕性、鍍層柔軟性好。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為一種鍍錫合金電鍍工藝的工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面通過實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明:
SnSO435g/L
ZnSO4 ? 7H2040g/L
檸檬酸100g/L
芐叉丙酮0.lg/L
十聚甘油100g/L1.3亞脲基季銨聚合物lg/L
抗壞血酸5g/L
十二烷基硫酸納80g/L
兩性表面活性劑咪唑啉0.3~15g/L
聚乙烯亞胺0.5g/L
其中，檸檬酸作為絡(luò)合劑的作用:由于金屬之間的標(biāo)準(zhǔn)電極電位差，Sn2+的標(biāo)準(zhǔn)電極電位等于-0.14V，Zn2+的標(biāo)準(zhǔn)電極電位等于-0.763V，兩者相差較大，在鍍液中難以形成共積層，需將兩者的沉積電位拉近，通過在溶液中加入絡(luò)全劑，一方面通過絡(luò)合的方式，另一方面通過抑制的方式來增加其極化作用，使兩者的電位拉近，從而達(dá)到共沉積的效果。
[0016]芐叉丙酮作為光亮劑的作用:由于使用本方法電鍍而形成的鍍層中錫含量較高，外觀顯白霧狀，沒有光亮性，為了提高其光亮外觀，需添加光亮劑，以達(dá)到美麗的外觀要求。
[0017]十聚甘油的作用:有利于提高鍍層質(zhì)量，使鍍層結(jié)晶更細(xì)致，電流范圍更寬廣。
[0018]1.3亞脲基季銨聚合物作為極化型光亮劑:使鍍層結(jié)晶細(xì)致，并且該極化型光亮劑在工件上吸附力強(qiáng)，可提高陰極過電位，阻滯金屬離子的放電和晶面的生長。
[0019]抗壞血酸作為穩(wěn)`定劑的作用:由于溶液中含有Sn2+，容易氧化成Sn4+，溶液容易變得混濁，為了保持溶液中Sn2+的穩(wěn)定性，需在溶液中加入還原劑。
[0020]兩性表面活性劑:能夠擴(kuò)大鍍液的電鍍密度范圍。
[0021]季銨聚合物的制備技術(shù):
在裝有回流冷凝器，溫度計(jì)和攪拌器的長頸燒瓶中加入15.0克的N，N’ -雙[3-( 二甲基氨基)丙基]尿素，8.3克1，4- 二氯丙烷和23.3克水，攪拌，加熱回流，使反應(yīng)充分完全，回流4~5小時(shí)，把反應(yīng)產(chǎn)物的液體冷卻至室溫，得到所需產(chǎn)物的水溶液。
[0022]該電鍍液的配制方法如下:
首先在配液槽中加入定量的蒸餾水或去離子水，并將其加熱至40~50°C，加入計(jì)算量的ZnSO4 ? 7H20，攪拌至完全溶解，接著再加入計(jì)算量的SnSO4,同時(shí)加入一定量的穩(wěn)定劑，并攪拌至完全溶解，攪拌I小時(shí)后靜止8小時(shí)用過濾泵，把溶液濾入清潔的電鍍槽內(nèi)，接著再將定量的絡(luò)合劑、光亮劑、聚甘油、極化型光亮劑等分別加入電鍍槽液中，并將水加至規(guī)定體積，攪拌均勻后用氨水調(diào)節(jié)pH至6~7即可進(jìn)行試鍍，試鍍合格后即可進(jìn)行正式電鍍。
[0023]下面結(jié)合圖1對電鍍的工藝流程作進(jìn)一步說明:
鍍液配制完成后，在試鍍前還需對鋼鐵、銅、鐵等金屬鍍件進(jìn)行預(yù)處理，包括2次熱脫脂、2次水洗、酸解(陰極)、水洗、酸洗(30%鹽酸)、2次水洗、堿性電解除油(陽極)、2次水洗、活化(5~10%鹽酸)、2次水洗，完成該預(yù)處理后即可對鍍件進(jìn)行電鍍。
[0024]以上鍍液用267ml赫爾槽試片作試驗(yàn)，其中:
鍍浴溫度為25°C ；
陰極與陽極比為1:1 ;
電流密度(A/dm2):1 ；
電壓(V):10 ；
電流效率70% ；
過濾:采用10 ii m濾芯連續(xù)過濾，循環(huán)2次；
鍍液攪拌速度:陰極移動，速度為150m/min ；pH:6 ~6.5 ;
在上述條件下電鍍5~10分鐘，可得到均勻，光滑灰白色有光澤的沉積，且Sn-Zn合金沉積含Sn 70~80%，鋅30~20%。
[0025]上述電鍍完成后還可在電鍍層上進(jìn)行鈍化封閉，其后續(xù)流程包括:2次水洗、鈍化、2次水洗、封閉、氣吹、烘干，其中，鈍化過程的工藝條件為:
【權(quán)利要求】
1.一種鋅錫合金電鍍方法，其特征在于:所述的電鍍方法的工藝流程如下: 2次熱脫脂、2次水洗、酸解(陰極)、水洗、酸洗(30%鹽酸)、2次水洗、堿性電解除油(陽極)、2次水洗、活化(5~10%鹽酸)、2次水洗、電鍍； 其中，電鍍環(huán)節(jié)的工藝條件為: 鍍浴溫度:20~35 °C 陰極與陽極面積比為1:1 電流密度(A/dm2):1.5~5.0 電壓(V):5~15 電流效率:70% pH:6 ~7 過濾:采用5~15 ii m濾芯連續(xù)過濾,至少循環(huán)I~2次 鍍液攪拌速度:陰極移動，速度為150~200m/min。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋅錫合金電鍍方法，其特征在于:所述的電鍍方法的工藝流程還包括2次水洗、鈍化、2次水洗、封閉、氣吹、烘干。
3.—種鋅錫合金電鍍液，其 特征在于:所述電鍍液的組成如下: 水溶性亞錫鹽5~50g/L 水溶性鋅鹽0.2~80g/L 絡(luò)合劑75~150g/L 光亮劑0.1~lg/L 聚甘油50~200g/L 極化型光亮劑0.5~2g/L 穩(wěn)定劑I~5g/L 兩性表面活性劑0.3~15g/L 脂肪胺聚合物0.5~10g/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋅錫合金電鍍液，其特征在于:所述的絡(luò)合劑為羥基羧酸及其鈉、鉀、銨鹽。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鋅錫合金電鍍液，其特征在于:所述的羥基羧酸及其鈉、鉀、銨鹽可為酒石酸、蘋果酸、檸檬酸、葡萄糖酸、酒石酸鈉、蘋果酸鈉、檸檬酸鈉、葡萄糖酸鈉、酒石酸鉀、蘋果酸鉀、檸檬酸鉀、葡萄糖酸鉀、酒石酸銨、蘋果酸銨、檸檬酸銨、葡萄糖酸銨中的任一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋅錫合金電鍍液，其特征在于:所述的光亮劑為芳香羰基化合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鋅錫合金電鍍液，其特征在于:所述的光亮劑為鄰氯苯甲醛、3，4_二甲氧基苯甲醛、肉桂酸、芐叉丙酮、香豆素、4-甲氧基苯甲醛，3-甲氧基-4-羥基苯甲醛中的任一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋅錫合金電鍍液，其特征在于:所述的極化型光亮劑為季銨聚合物。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋅錫合金電鍍液，其特征在于:所述的穩(wěn)定劑可為抗壞血酸、間苯二酚、乙醇酸、乳酸。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋅錫合金電鍍液，其特征在于:所述的表面活性劑可為陰離子表面活性劑、陽離子表面活性劑及兩面表面活性劑中至少一種，其中兩性表面活性劑為咪唑啉、甜菜堿、丙氨酸、甘氨酸和酸胺中`的一種。
【文檔編號】C25D3/56GK103757672SQ201410024738
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月20日
【發(fā)明者】蒲海麗, 王建華, 張?jiān)? 申請人:廣州市海科順表面處理有限公司