硫酸盐镀锌光亮剂的研究

2021-01-26魏亚平吕成斌于喜彬齐凤垣

电镀与精饰 2021年2期

魏亚平，吕鹏，吕成斌，于喜彬，蒋杰，齐凤垣

（1⋅天津市飞鸽集团联合化工厂，天津300163；2⋅天津华源线材制品有限公司，天津301606；3⋅天津市杰出金属制品有限公司，天津301900）

硫酸盐镀锌溶液具有低毒环保，沉积速度快，电流效率高且组分简单、易于维护等优点，被广泛应用于线材、带材和板材镀锌。

为了在较大的工艺范围内获得光亮镀层，研究者在硫酸盐镀锌溶液中添加天然高分子材料（如：阿拉伯树胶、明胶、桃胶和糊精等）、芳香族化合物和硫脲及其衍生物等［1］。虽然改善了镀层质量，但由于这些添加剂夹杂在镀层中，导致镀层暗淡发灰，颜色偏黄且不均匀，脆性较大，延展性较差，电镀电流密度范围增加有限，添加剂耐盐性、耐温性较差易被析出，且耗量大，不能满足产品质量要求。近年来，开发了多种添加剂，由芳香醛、芳香酮、聚醚化合物、含苯的脂肪酸、含氮杂环化合物组成的电镀添加剂［1‐4］，但质量水平良莠不齐。笔者研究开发了ZL‐94 型宽温全光亮硫酸盐镀锌光亮剂，并选择市场上某种品牌光亮剂与其进行比较。结果表明：ZL‐94 型宽温全光亮硫酸盐镀锌光亮剂具有耐盐性、耐温性较好，光亮剂不易被析出，光亮剂消耗量低，镀层光亮且均匀等优点，能满足产品质量要求。

1 镀液组成和工艺条件

ZL‐94型宽温全光亮硫酸盐镀锌光亮剂镀液组成和工艺条件见表1所示。

表1 镀液组成和工艺条件Tab.1 Bath composition and process conditions

1.1 镀液组成对镀层质量的影响

硫酸锌质量浓度可在较大范围内变化，一般滚镀采用较低浓度，线材、带材电镀采用中高质量浓度。硫酸锌质量浓度较低时，镀层结晶细致、紧密，阴极电流密度范围小，沉积速度慢，阴极电流密度较高时镀层易烧焦。但当硫酸锌质量浓度过高时，镀层粗糙，光亮剂易被析出。

硼酸质量浓度过高，镀层起毛刺，阳极易钝化。硼酸质量浓度过低，缓冲能力下降，pH 不稳定，镀层粗糙，镀层易烧焦。

1.2 工艺条件对镀层质量的影响

pH 一般控制在4⋅5～5⋅5 范围内，pH 过低，能改善镀层的光亮性，但光亮剂易被析出且镀层发黄，电流效率低，覆盖能力较差。pH 过高，镀层粗糙有夹杂且发暗。

一般线材、带材采用较高电流密度，滚镀和挂镀采用较低电流密度。通常，只要镀层不烧焦，尽可能采用较高电流密度。

1.3 光亮剂的选择

光亮剂的选择，应从电镀电流密度、镀层光亮度、结合力、镀层脆性、延展性等多方面考虑。光亮剂的选择应使电镀电流密度范围宽，镀层光亮且均匀，结合力好，镀层脆性小，镀层延展性好等。

2 ZL-94型宽温全光亮硫酸盐镀锌光亮剂性能

通过霍尔槽试验、光亮剂耐盐性、耐温性、消耗量等几个方面，对ZL‐94 型宽温全光亮硫酸盐镀锌光亮剂与某种品牌光亮剂进行了比较。

2.1 霍尔槽实验

霍尔槽实验镀液组成和工艺条件，见表2所示。

表2 镀液组成和工艺条件Tab.2 Bath composition and process conditions

图1为采用ZL‐94型宽温全光亮硫酸盐镀锌光亮剂进行霍尔槽实验的镀锌层外观。图2 为采用某种品牌光亮剂进行霍尔槽实验的镀锌层外观。图中“横线”表示半光亮镀层，空白区域表示全光亮镀层，“网线”表示烧焦区域。

从图1 可以看出，ZL‐94 型宽温全光亮硫酸盐镀锌光亮剂霍尔槽实验试片，低电流密度区（小于0⋅2 A/dm2）为半光亮镀层，高电流密度区为全光亮镀层。从图2 可以看出，某种品牌光亮剂霍尔槽实验试片，低电流密度区（小于0⋅4 A/dm2）为半光亮镀层，较高电流密度区为全光亮镀层，而高电流密度区镀层有烧焦现象。