[发明专利]一种碱性镀锌添加剂及其应用在铸铁件上的镀锌工艺

说明书

技术领域

本发明属于电镀技术领域，涉及一种电镀添加剂及其在电镀工艺上的应用，特别是提供了一种碱性镀锌添加剂及其应用在铸铁件上镀锌的工艺。

背景技术

从上个世纪以来世界经济高速发展，机械、汽车、机车、造船、飞机等各种制造业在发展中都对产品表面的防护、装饰或其它特殊性能提出了很高要求。在钢铁零件上广泛使用的防护性镀层是镀锌层，电镀锌在表面处理方面占有重要地位，它占电镀总量的60％～65％。

在20世纪70年代，氰化镀锌约占93％，无氰碱性镀锌占4％，氯化物镀锌占3％，到20世纪90年代，由于环境保护意识的增强以及无氰镀锌工艺的改进，无氰镀锌的比例有了很大的提高，其中氯化物镀锌占45％，碱性锌酸盐镀锌占30％，其它镀锌占5％，而氰化镀锌仅占20％。

氯化物镀锌及碱性锌酸盐镀锌两类无氰镀锌工艺各有各的优缺点，氯化钾镀锌工艺的电流效率较高，能在铸铁件上直接镀锌；缺点是镀锌液对设备的腐蚀厉害，而且还存在镀层防护性能差的问题。相比而言，碱性锌酸盐镀锌工艺不存在腐蚀设备的问题，同时还具有分散性能好，镀层的防护性能好的特点；但却不能对铸铁件直接进行电镀，在进行蓝白钝化时容易发黄。

综上所述，已有替代氰化镀锌技术主要存在有以下几点不足：1、电镀效果差，电镀产品质量不高；2、不能在铸铁件上直接镀锌；3、腐蚀设备，维护成本高，致使生产成本过高。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种可在铸铁件上直接镀锌、电镀产品质量高、不腐蚀设备、环境友好的碱性镀锌添加剂。

本发明的另一个目的是提供一种应用本发明的碱性镀锌添加剂直接在铸铁件上镀锌的工艺。

本发明所述的碱性镀锌添加剂包括辅助添加剂及光亮剂，辅助添加剂可以是任何满足下列条件的络合剂：1、能与锌离子络合；2、络合剂的不稳定常数pK_不稳值在16.8～22.36之间。其中较适宜的辅助添加剂是有机多磷酸，其不稳定常数的pK_不稳值在16.8～22.36之间。较优的是甲叉二磷酸、乙二胺四甲叉磷酸、二乙撑三胺五甲叉磷酸、羟基乙叉二膦酸中的一种，优选甲叉二磷酸。

光亮剂为化合物(I)、(II)、(III)中的一种或其混合物，较适宜的是以化合物(I)为主的混合物，优选化合物(I)。其中碱性镀锌添加剂中光亮剂的浓度为50mg/L～5000mg/L，辅助添加剂的浓度为0.5g/L～10g/L。

对于含氰电镀工艺，其溶液大都使用氰化钠，它在水里电离出氰根，非常容易和锌离子形成四氰合锌离子，其电离方程式如下：

NaCN→Na⁺+CN^-

Zn²⁺+4CN^-→Zn(CN)₄^2-

锌离子形成四氰合锌离子后，在阴极上放电比简单锌离子困难得多(即为阴极极化)，需要更高的电压才能放电，同时氰根在表面的吸附也能使镀层均匀细致。氰化物镀液主要有下列优点：1、细化结晶；2、提高溶液的分散能力和深镀能力；3、络合作为杂质的其他金属离子；4、使阳极正常溶解；5、活化工件表面，增加镀层与基体的结合力。

本发明在辅助添加剂的选择上，充分考虑了已有氰化镀锌技术的特点，选择了络合能力与氰化物接近或更高但无毒的络合剂络合锌离子，本发明优选有机多膦酸，该有机多磷酸可以是甲叉二磷酸、乙二胺四甲叉膦酸、二乙撑三胺五甲叉膦酸、羟基乙叉二膦酸中的一种，最好为甲叉二磷酸，这些有机多磷酸能与锌离子形成稳定的络合物，并能增强锌离子在阴极上放电过程中的极化作用，使电流密度上限达到12A/dm²，降低还原速率，提高镀层质量，使得镀液性能、镀层性能均达到甚至超过氰化物镀锌。

得到的镀层厚度在达到30μm以上时仍无脆性，薄片零件在镀锌1h后，对折数次，锌层不脱落，可满足对厚镀层、低应力的要求；并且镀层厚薄均匀，可满足大尺寸复杂零件高质量镀锌要求。