新型无硼酸钾盐镀锌光亮剂

梁新中, 杜石峰

（1.山东鲁光电镀技术有限公司,山东聊城 252000;2.山东济宁市三合化工助剂厂,山东济宁 272100）

新型无硼酸钾盐镀锌光亮剂

梁新中1, 杜石峰2

（1.山东鲁光电镀技术有限公司,山东聊城 252000;2.山东济宁市三合化工助剂厂,山东济宁 272100）

0 前言

钾盐镀锌从上世纪80年代中期开始大量用于生产。近20年来,无论如何发展改进光亮剂的性能,工艺配方均为氯化钾,氯化锌,硼酸3种基本材料,再配以苄二丙酮为主光亮剂的单一型添加的复配光亮剂,或以邻氯苯甲醛为主光亮剂的双组分添加的复配光亮剂。其工艺配方中,氯化钾和氯化锌的消耗量较好撑控,唯有硼酸的消耗量不好控制。主要是硼酸随镀液温度的变化而变化,温度升高,其消耗量增大。夏季,滚镀温度在35℃以上,需每天补加硼酸才能保证镀液p H值的稳定,给操作者带来很大的不便。而且,硼酸的溶解度偏低,很多厂家采用热水溶解硼酸后再加入镀槽内,又造成镀液液面升高。挂锌的铜钩浸入镀液中,通电后铜勾与锌一起溶解,又造成铜杂质过多,高电流密度区出现条纹。

本文所述的新型无硼酸钾盐镀锌光亮剂为双组分,在柔软剂（A剂）中,增加了多种螯合剂,可在无硼酸的条件下使镀液的p H值稳定。使用方便,操作简单,同时拓展了低电流密度区的效果,深镀能力较老工艺有较明显的改善。

1 工艺配方及操作条件

氯化钾 200～240 g/L,氯化锌 40～60 g/L,氯锌 A 20～30 mL/L,氯锌 B 1.5～2.5 mL/L,波美度 20～22 °Bé,p H 值 5.5～6.4,1～4 A/dm2,室温。阳极采用0#锌板。

因为配方中无硼酸,配制的基础液在不加柔软剂（氯锌A）时,p H值在 6.6～6.7左右,加入柔软剂（氯锌A）后,p H值在 6.2～6.3左右,与加入硼酸30 g/L时的p H值相当。

2 镀液各成分的作用及操作条件的影响

2.1 氯化钾

氯化钾为主导电盐,直接决定着镀液的导电性能。氯化钾的质量浓度偏高,阳极锌溶解快,锌离子容易积累增加,影响镀液的深镀能力;反之,偏低,导电性能差,均镀能力降低。因此,控制好镀液的锌钾比,就能得到满意合格的镀锌层。

2.2 氯化锌

提供锌离子的主盐。在镀液中,锌离子的质量浓度受温度的影响变化较大。温度高,锌离子的质量浓度会增大;温度较低,锌离子的质量浓度变化较小。锌离子的质量浓度越高,沉积速率越快,但深镀能力越差;反之,偏低时,电流密度开不大,沉积速率较慢,高电流密度区易烧焦,但深镀能力较好。氯化锌使用下限可到30 g/L,上限控制在60 g/L为好。

2.3 添加剂

该工艺采用的是双组分添加剂。分为氯锌A剂和氯锌B剂。氯锌A剂为柔软剂,主要是由聚氧乙烯辛基酚醚经顺化合成的表面活性剂组成,且添加了多种螯合剂,起到细化整平镀锌层的作用,同时具有平衡镀液p H值的效果。氯镀B剂是一种以新型钾盐主光亮剂为主、载体为辅的添加剂,具有出光速率快,镀层白亮,镀锌层彩色膜结合力好,防变色能力强等优点。它不同于第一代苄二丙酮及第二代邻氯苯甲醛光亮剂,属于第三代新型光亮剂。

生产使用中,氯锌A剂消耗量较低,为30～50 mL/（kA·h）,氯锌B剂应少加勤加,消耗量为150～200 mL/（kA·h）。VA∶VB的平衡值应为1∶3。氯锌A剂不足时,电流密度范围窄,深镀能力差,锌层脆性大,边角有脆皮的现象;氯锌B剂不足时,镀锌层发黄,发雾,光亮度明显下降。

2.4 pH值

氯化钾镀锌的p H值在5.5～6.4范围内均能得到光亮的镀锌层。p H值过高,超过6.5以上,影响主光亮剂的光亮性,且消耗量增大,挂镀高区易产生条纹。p H值低于5.0时,使用盐酸量较大,容易造成ZnCl2的质量浓度升高,不影响光亮度,但深镀能力明显下降。因此控制p H值在中间值6.0左右为好。用盐酸调整p H值时,盐酸至少用1倍的水稀释后方可加入镀槽内,避免造成光亮剂的析出。

2.5 温度

温度在5～50℃的范围内均能得到全光亮的镀层。对温度要求偏高的滚镀,适当多补充氯锌A剂即可。最佳温度控制在20～30℃为宜。夏季用制冷机组降温还是最好的方法。

3 镀液性能

3.1 赫尔槽试验

按上述工艺配方配制250 mL镀锌液倒入赫尔槽内,在不同的电流下,时间为5 min,进行赫尔槽试验。结果表明:电流为0.5 A时,高电流区通片白亮,低电流区有0.4 cm发雾发白的状况;反面锌层占整片试片面积的10%;电流为1.0 A时,高电流区通片白亮,在低电流区边缘只有一条白雾线,不是平整光滑的锌层;反面锌层占整片试片面积的25%;电流为1.5 A时,高、低电流区通片白亮,镀锌均匀亮丽;反面锌层占整片试片面积的40%;电流为2.0 A时,高电流区边缘烧焦,但不明显,有一条白雾的条纹,低电流区全片光亮;反面锌层占整片试片面积的50%;电流为2.5 A时,高电流区边缘有一条烧焦的条纹,约0.3 cm,低电流区全片光亮;反面锌层占试片面积的65%。

由上述赫尔槽试验可以看出:随电流的增加,反面镀锌层的面积也不断地增多,反应出槽液的均镀能力越来越好。

3.2 电流效率

增加电流密度,沉积速率加快,上光速率也快,均镀能力和深镀能力都有所提高,电流效率也提高。

图1 电流效率随电流密度变化曲线

图1为电流密度与电流效率的关系图,其中曲线I无硼酸,曲线II有硼酸。由图1可知:两种镀液的电流效率基本相同。因此硼酸对镀液的影响不是主要的因素。调整好工作液的p H值在5.5～6.4范围内,电流效率基本相同。

4 结语

本公司应用此新工艺大生产半年多以来,未加硼酸,正常调整锌钾比例,至今未出任何故障,证明本方法还是可行的。

TQ 153

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1000-4742（2011）06-0053-02

2010-12-22