專利名稱：堿性體系電鍍光亮鋅-鎳合金工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電鍍鋅鎳合金工藝，具體地說是一種堿性體系電鍍光亮鋅-鎳合
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背景技術(shù)：
電鍍鋅鎳合金是近一二十年興起的一種鋼鐵陽極型防護(hù)鍍層。通常所指的鋅鎳合金是含鎳量在20%以下的低鎳含量合金。一般而言，合金層中的鎳含量只要在8 15%時， 均有高的耐腐蝕性，特別是在13%左右時，可通過5%的NaCl中性鹽霧試驗2000小時。此范圍內(nèi)的合金鍍層不僅耐蝕性7 10倍于鍍鋅層，更是擁有良好的上漆性、可焊性和成型性，因此得以廣泛的應(yīng)用于汽車、航天航空、輕工、家電等領(lǐng)域的鋼鐵防護(hù)。另外由于鋅鎳合金具有高耐蝕和低氫脆的優(yōu)點，其可以作為良好的代鎘鍍層在航空工業(yè)中使用。電鍍鋅鎳合金的研究最早出現(xiàn)于上世紀(jì)初，Schoch和Cocks先后發(fā)表了用硫酸鹽電鍍鋅鎳合金的文章，但大規(guī)模的研究和應(yīng)用出現(xiàn)于上世紀(jì)八十年代，并最先在日本和德國得到成功。我國這方面的研究起步比較晚，但是從九十年代起得到了長足的發(fā)展。近年來，國內(nèi)關(guān)于鋅鎳合金鍍層的研究取得突破性進(jìn)展，并已經(jīng)開始在工業(yè)上得到應(yīng)用。鋅鎳合金的出現(xiàn)基于人們對鋼鐵保護(hù)的高要求，尤其是汽車鋼板的保護(hù)。日本和德國汽車工業(yè)發(fā)達(dá)，在上世紀(jì)七八十年代率先將鋅鎳合金應(yīng)用于汽車鋼板的防護(hù)，大大提高了汽車鋼板在融雪鹽條件和海洋氣候條件下的耐蝕性。我國鋅鎳合金工業(yè)化應(yīng)用還處于起步階段。目前電鍍鋅鎳合金鍍液主要有酸性體系和堿性體系兩種。酸性體系主要為氯化物鍍鋅液發(fā)展而來，此外還有硫酸鹽體系、氯化物-硫酸鹽體系等。堿性體系主要由鋅酸鹽鍍鋅體系發(fā)展而來。另外還有焦磷酸鹽體系、多聚磷酸鹽體系等。堿性體系又有鋅酸鹽體系、焦磷酸鹽體系、氰化物體系等。目前，鋅酸鹽體系被研究的最多，焦磷酸鹽體系在上世紀(jì)五六十年代研究的比較多，代表是Rama等人在1956年的對這一體系的深入研究，詳細(xì)的闡述了鍍層性能與結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。由于焦磷酸鹽的溶解性不好，所以此體系需在較高溫度下工作。關(guān)于這一體系的研究較少，國內(nèi)更是難見此類報道。鋅酸鹽體系是由堿性鋅酸鹽鍍鋅演變而來的。堿性鋅酸鹽鍍液具有很多酸性鍍液難以比擬的優(yōu)點，如具有很寬的電流范圍，分散能力優(yōu)良；鍍層無氫脆，后加工可行性好；鍍液成分簡單，對設(shè)備腐蝕性??；它的缺點是電流效率較低，沉積速度慢。進(jìn)入新千年，有關(guān)堿性鋅酸鹽體系的報道逐漸增多。目前對于這一體系的研究主要集中在絡(luò)合劑和光亮劑的研究上。為了提高鍍液的分散能力和深鍍能力，防止Ni2+離子產(chǎn)生沉淀，改善鍍層質(zhì)量，通常要向堿性鍍液中添加一定量的配體。絡(luò)合劑有如下幾個要求(1)鋅離子與鎳離子可共沉積。( 鍍液的穩(wěn)定性高。( 鍍層中鎳的含量可控制，且鎳在不同的電流密度范圍內(nèi)分布均勻。(4)配位劑的價格低。( 廢水處理容易。常用的絡(luò)合劑有脂肪族胺類，胺醇類，多胺類如，二乙烯三胺，三乙烯四胺，N， N’ - (3-丙胺基)-乙二胺，四乙烯五胺，氨基羧酸類，羥基羧酸類，有機(jī)多膦酸鹽，多元醇化合物等。實驗表明這些絡(luò)合劑各有優(yōu)缺點。表現(xiàn)為鍍液不穩(wěn)定，易發(fā)生渾濁、沉淀，合金鍍 層中的鎳含量較低且波動變化較大；因而鍍層達(dá)不到耐蝕的要求?！銇碚f，堿性鋅酸鹽體系鋅鎳合金鍍液可沿用鋅酸鹽鍍鋅光亮劑。文獻(xiàn)將此體 系光亮劑分為無機(jī)光亮劑和有機(jī)光亮劑兩大類。無機(jī)光亮劑主要是氧化碲、亞碲酸及其鹽、 碲酸及其鹽；用量在0. 1 5g/L。作用是使鋅鎳合金的比列得到保證，即使在低電流密度 區(qū)也能得到均勻的合金成分比，鍍層具有優(yōu)良的光亮度。有機(jī)光亮劑主要有1)胺類與環(huán) 氧類化合物的縮合物。這ー類光亮劑在堿性鋅酸鹽鍍鋅エ藝中應(yīng)用廣泛，ニ甲胺與環(huán)氧氯 丙烷的縮合物(DE)，以及ニ甲氨基丙胺、乙ニ胺與環(huán)氧氯丙烷的縮合物(DPE系列)均屬此 類。但是據(jù)有關(guān)研究，直接使用此類鍍鋅光亮劑并不能得到令人滿意的結(jié)果，幻芳香醛類。 茴香醛、香草醛、胡椒醛等，其質(zhì)量濃度為0. 01 0. 02g/L。然而，上述物質(zhì)的單體或合成物 均有較明顯的缺陷即分散性差，低電流區(qū)不光亮，鍍層脆性較大，且不易實施后繼的鈍化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對現(xiàn)有電鍍鋅鎳合金エ藝的缺陷，提供一種堿性體系電鍍光 亮鋅-鎳合金エ藝。本發(fā)明エ藝制得的鍍層光亮、均勻、脆性低，易鈍化；而且合金層中的鎳 含量比較穩(wěn)定。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)一種堿性體系電鍍光亮鋅-鎳合金エ藝，其電鍍 液配方如下
ZnO8 12g/L
NaOH100 140g/L
絡(luò)合劑45 60ml/L
NiSO4 6H2012 18g/L
C6H6O535 45g/L
光亮劑8 12ml/L;電鍍溫度為室溫，陰極電流密度0. 5 5. OA/dm2,電鍍時間15 30分鐘。本發(fā)明電鍍液配制方法如下，以1000毫升為例(1)、在容量為1000毫升的容器中，置入500毫升的去離子水，加入100 140克 NaOH，攪拌溶解；O)、再趁熱加入8 12克&10，攪拌，完全溶解之；待溫度降至室溫后，再加入 45 60毫升絡(luò)合劑(3)、在另一 500毫升的容器中，置入250 300毫升的50度的熱去離子水，加入 35 45克酒石酸、12 18克NiSO4 6H20攪拌，溶解(4)、將上述步驟(3)的溶液倒入步驟O)的溶液中，加入光亮劑8 12毫升，補(bǔ) 充去離子水至1000毫升，攪拌均勻。所述的絡(luò)合劑采用下述方法制備(1).量取152mL質(zhì)量百分比為33%的ニ甲胺水溶液，加到反應(yīng)瓶中；再稱取13. 6g的咪唑，1. 25克2-巰基噻唑啉加入到反應(yīng)瓶中；(2)、用注射器注入2毫升三氟化硼乙醚作為催化劑，開動攪拌機(jī)，用水浴慢慢地加熱；(3)、當(dāng)反應(yīng)瓶內(nèi)反應(yīng)物溫度到55_65°C時，停止加熱，用滴液漏斗慢慢滴加95mL 環(huán)氧氯丙烷作為聚合劑，滴加時間在30 60分鐘；(4)、滴加完后，仍保持在55-65°C下攪拌30分鐘；(5)、將反應(yīng)瓶內(nèi)溶液溫度升至85-95°C，攪拌30-60分鐘；(6)、停止攪拌和加熱，自然冷卻至室溫，抽出反應(yīng)生成物；加蒸餾水約250mL，得一黃色、較粘稠狀的500毫升(約500克)的液體；即為絡(luò)合劑。所述的光亮劑采用下述方法制備(1)在一干凈的容器中加入800毫升的去離子水，加熱至50 60°C ；(2)加入120 150克的質(zhì)量百分含量為40% 50%的芐基煙酸鈉，攪拌至完全溶解；(3)加入40 60克氯化六次甲基三銨，攪拌至完全溶解；(4)加入10 12. 5克羥基丙烷磺酸吡啶，攪拌至完全溶解；(5)用去離子水補(bǔ)充至1000毫升，攪拌均勻即成。本發(fā)明較好技術(shù)方案是電鍍液配方如下
ZnO NaOH 絡(luò)合劑 NiSO4 · 6H20 C6H6O5 光亮劑在此電鍍液條件下，電鍍的鍍層效果較好。本發(fā)明特點是1，溶液中用獨創(chuàng)合成的鋅絡(luò)合劑和鎳配位體酒石酸并用，保證了溶液的穩(wěn)定性；2，采用較簡單的、在鋅鎳合金電鍍中未見報道和使用過的物質(zhì)作為光亮劑。 所得鍍層光亮、均勻、脆性低，易鈍化；而且合金層中的鎳含量比較穩(wěn)定，在10 14%之間； 溫度及陰極電流密度對其影響不大，易操作和控制。
具體實施例方式以下結(jié)合實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步描述實施例1電鍍液配方如下
12g/L 120g/L 50ml/L 15g/L 40g/L 8ml/L；ZnO8g/LNaOH100g/L絡(luò)合劑45ml/LNiSO4 · 6H2012g/LC6H6O535g/L光亮劑8ml/L；電鍍溫度為室溫，陰極電流密度5. OA/dm2,電鍍時間15分鐘。本發(fā)明電鍍液配制方法如下，以1000毫升為例(1)、在容量為1000毫升的容器中，置入500毫升的去離子水，加入100克NaOH，攪拌溶解；(2)、再趁熱加入8克&ι0，攪拌，完全溶解之；待溫度降至室溫后，再加入45毫升絡(luò)合劑(3)、在另一 500毫升的容器中，置入250毫升的50度的熱去離子水，加入35克酒石酸、12克NiSO4 · 6H20攪拌，溶解0)、將上述步驟(3)的溶液倒入步驟( 的溶液中，加入光亮劑8毫升，補(bǔ)充去離子水至1000毫升，攪拌均勻。所述的絡(luò)合劑采用下述方法制備(1).量取152mL質(zhì)量百分比為33%的二甲胺水溶液，加到反應(yīng)瓶中；再稱取 13. 6g的咪唑，1. 25克2-巰基噻唑啉加入到反應(yīng)瓶中；(2)、用注射器注入2毫升三氟化硼乙醚作為催化劑，開動攪拌機(jī)，用水浴慢慢地加熱；(3)、當(dāng)反應(yīng)瓶內(nèi)反應(yīng)物溫度到55 °C時，停止加熱，用滴液漏斗慢慢滴加95mL環(huán)氧氯丙烷作為聚合劑，滴加時間在60分鐘；(4)、滴加完后，仍保持在55°C下攪拌30分鐘；(5)、將反應(yīng)瓶內(nèi)溶液溫度升至85°C，攪拌30分鐘；(6)、停止攪拌和加熱，自然冷卻至室溫，抽出反應(yīng)生成物；加蒸餾水約250mL，得一黃色、較粘稠狀的500毫升(約500克)的液體；即為絡(luò)合劑。所述的光亮劑采用下述方法制備(1)、在一干凈的容器中加入800毫升的去離子水，加熱至50°C ；(2)、加入150克的質(zhì)量百分含量為40%的芐基煙酸鈉，攪拌至完全溶解；(3)、加入40克氯化六次甲基三銨，攪拌至完全溶解；(4)、加入10克羥基丙烷磺酸吡啶，攪拌至完全溶解；(5)、用去離子水補(bǔ)充至1000毫升，攪拌均勻即成。實施例2電鍍液配方如下ZnO12g/L
NaOH120g/L
絡(luò)合劑50ml/L
NiSO4 · 6H2015g/L
C6H6O540g/L
光亮劑8ml/L;電鍍溫度為室溫，陰極電流密度1. OA/dm2,電鍍時間30分鐘。本發(fā)明電鍍液配制方法如下，以1000毫升為例(1)、在容量為1000毫升的容器中，置入500毫升的去離子水，加入120克NaOH，攪拌溶解；(2)、再趁熱加入10克&ι0，攪拌，完全溶解之；待溫度降至室溫后，再加入50毫升絡(luò)合劑(3)、在另一 500毫升的容器中，置入250毫升的50度的熱去離子水，加入35克酒石酸、12克NiSO4 · 6H20攪拌，溶解0)、將上述步驟(3)的溶液倒入步驟( 的溶液中，加入光亮劑8毫升，補(bǔ)充去離子水至1000毫升，攪拌均勻。所述的絡(luò)合劑采用下述方法制備(1).量取152mL質(zhì)量百分比為33%的二甲胺水溶液，加到反應(yīng)瓶中；再稱取 13. 6g的咪唑，1. 25克2-巰基噻唑啉加入到反應(yīng)瓶中；(2)、用注射器注入2毫升三氟化硼乙醚作為催化劑，開動攪拌機(jī)，用水浴慢慢地加熱；(3)、當(dāng)反應(yīng)瓶內(nèi)反應(yīng)物溫度到55 °C時，停止加熱，用滴液漏斗慢慢滴加95mL環(huán)氧氯丙烷作為聚合劑，滴加時間在60分鐘；(4)、滴加完后，仍保持在55°C下攪拌30分鐘；(5)、將反應(yīng)瓶內(nèi)溶液溫度升至85°C，攪拌30分鐘；(6)、停止攪拌和加熱，自然冷卻至室溫，抽出反應(yīng)生成物；加蒸餾水約250mL，得一黃色、較粘稠狀的500毫升(約500克)的液體；即為絡(luò)合劑。所述的光亮劑采用下述方法制備(1)、在一干凈的容器中加入800毫升的去離子水，加熱至50°C ；(2)、加入150克的質(zhì)量百分含量為40%的芐基煙酸鈉，攪拌至完全溶解；(3)、加入40克氯化六次甲基三銨，攪拌至完全溶解；(4)、加入10克羥基丙烷磺酸吡啶，攪拌至完全溶解；(5)、用去離子水補(bǔ)充至1000毫升，攪拌均勻即成。實施例3電鍍液配方如下ZnO12g/L
NaOH140g/L
絡(luò)合劑60ml/L
NiSO4 · 6H2018g/L
C6H6O545g/L
光亮劑電鍍溫度為室溫，陰極電流密度4. OA/dm2,電鍍時間20分鐘。本發(fā)明電鍍液配制方法如下，以1000毫升為例(1)、在容量為1000毫升的容器中，置入500毫升的去離子水，加入140克NaOH，攪拌溶解；(2)、再趁熱加入12克&ι0，攪拌，完全溶解之；待溫度降至室溫后，再加入60毫升絡(luò)合劑(3)、在另一 500毫升的容器中，置入300毫升的50度的熱去離子水，加入45克酒石酸、18克NiSO4 · 6H20攪拌，溶解(4)、將上述步驟(3)的溶液倒入步驟O)的溶液中，加入光亮劑12毫升，補(bǔ)充去離子水至1000毫升，攪拌均勻。所述的絡(luò)合劑采用下述方法制備(1).量取152mL質(zhì)量百分比為33%的二甲胺水溶液，加到反應(yīng)瓶中；再稱取 13. 6g的咪唑，1. 25克2-巰基噻唑啉加入到反應(yīng)瓶中；(2)、用注射器注入2毫升三氟化硼乙醚作為催化劑，開動攪拌機(jī)，用水浴慢慢地加熱；(3)、當(dāng)反應(yīng)瓶內(nèi)反應(yīng)物溫度到60°C時，停止加熱，用滴液漏斗慢慢滴加95mL環(huán)氧氯丙烷作為聚合劑，滴加時間在60分鐘；(4)、滴加完后，仍保持在55°C下攪拌30分鐘；(5)、將反應(yīng)瓶內(nèi)溶液溫度升至85°C，攪拌60分鐘；(6)、停止攪拌和加熱，自然冷卻至室溫，抽出反應(yīng)生成物；加蒸餾水約250mL，得一黃色、較粘稠狀的500毫升(約500克)的液體；即為絡(luò)合劑。所述的光亮劑采用下述方法制備(1)、在一干凈的容器中加入800毫升的去離子水，加熱至60°C ；(2)、加入150克的質(zhì)量百分含量為50%的芐基煙酸鈉，攪拌至完全溶解；(3)、加入60克氯化六次甲基三銨，攪拌至完全溶解；(4)、加入12. 5克羥基丙烷磺酸吡啶，攪拌至完全溶解；(5)、用去離子水補(bǔ)充至1000毫升，攪拌均勻即成。
權(quán)利要求
1.一種堿性體系電鍍光亮鋅-鎳合金工藝，其電鍍液配方如下ZnO8 12g/LNaOH100 140g/L絡(luò)合劑45 60ml/LNiSO4 6H2012 18g/LC6H6O535 45g/L光亮劑8 12ml/L;電鍍溫度為室溫，陰極電流密度0. 5 5. OA/dm2,電鍍時間15 30分鐘。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種堿性體系電鍍光亮鋅_鎳合金工藝，其特征是電鍍液 配制方法如下，以1000毫升為例(1)、在容量為1000毫升的容器中，置入500毫升的去離子水，加入100 140克NaOH， 攪拌溶解；(2)、再趁熱加入8 12克&10，攪拌，完全溶解之；待溫度降至室溫后，再加入45 60 毫升絡(luò)合劑(3)、在另一500毫升的容器中，置入250 300毫升的50度的熱去離子水，加入35 45克酒石酸、12 18克NiSO4 6H20攪拌，溶解(4)、將上述步驟(3)的溶液倒入步驟O)的溶液中，加入光亮劑8 12毫升，補(bǔ)充去 離子水至1000毫升，攪拌均勻。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種堿性體系電鍍光亮鋅-鎳合金工藝，其特征是所 述的絡(luò)合劑采用下述方法制備(1).量取152mL質(zhì)量百分比為33%的二甲胺水溶液，加到反應(yīng)瓶中；再稱取13. 6g的 咪唑，1. 25克2-巰基噻唑啉加入到反應(yīng)瓶中；O)、用注射器注入2毫升三氟化硼乙醚作為催化劑，開動攪拌機(jī)，用水浴慢慢地加熱；(3)、當(dāng)反應(yīng)瓶內(nèi)反應(yīng)物溫度到55-65°C時，停止加熱，用滴液漏斗慢慢滴加95mL環(huán)氧 氯丙烷，滴加時間在30 60分鐘；(4)、滴加完后，仍保持在55-65°C下攪拌30分鐘；(5)、將反應(yīng)瓶內(nèi)溶液溫度升至85-95°C，攪拌30-60分鐘；(6)、停止攪拌和加熱，自然冷卻至室溫，抽出反應(yīng)生成物；加蒸餾水約250mL，得一黃 色、較粘稠狀的500毫升的液體，即為絡(luò)合劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種堿性體系電鍍光亮鋅_鎳合金工藝，其特征是所 述的光亮劑采用下述方法制備(1)、在一干凈的容器中加入800毫升的去離子水，加熱至50 60°C；(2)、加入120 150克的質(zhì)量百分含量為40% 50%的芐基煙酸鈉，攪拌至完全溶解；(3)、加入40 60克氯化六次甲基三銨，攪拌至完全溶解；(4)、加入10 12. 5克羥基丙烷磺酸吡啶，攪拌至完全溶解； (5)、用去離子水補(bǔ)充至1000毫升，攪拌均勻即成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電鍍鋅鎳合金工藝，具體地說是一種堿性體系電鍍光亮鋅-鎳合金工藝。其電鍍液配方如下ZnO 8～12g/L、NaOH 100～140g/L、絡(luò)合劑45～60ml/L、NiSO4·6H2O 12～18g/L、C6H6O5 35～45g/L、光亮劑8～12ml/L；電鍍溫度為室溫，陰極電流密度0.5～5.0A/dm2，電鍍時間15～30分鐘。本發(fā)明所得鍍層光亮、均勻、脆性低，易鈍化；而且合金層中的鎳含量比較穩(wěn)定，在10～14％之間；溫度及陰極電流密度對其影響不大，易操作和控制。
文檔編號C25D3/56GK102304734SQ20111024159
公開日2012年1月4日 申請日期2011年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月22日
發(fā)明者周自強(qiáng), 宋文超, 左正忠, 胡哲 申請人:武漢吉和昌化工科技有限公司