硫酸盐镀锌和氯化物镀锌的通用光亮剂

梁新中

（山东鲁光(聊城)电镀技术有限公司，山东 聊城 252000）

硫酸盐镀锌和氯化物镀锌的通用光亮剂

梁新中

（山东鲁光(聊城)电镀技术有限公司，山东 聊城 252000）

介绍了硫酸盐镀锌及氯化物镀锌的光亮剂组成，总结了2种工艺的共同点，并给出了典型镀液组成及工艺参数。指出钾盐镀锌用的主光亮剂亚苄基丙酮和多醛类衍生物Z-100同样可用于硫酸盐镀锌之中，2种镀锌体系的辅助光亮剂组成基本一致。在传统硫酸锌–硼酸高速镀锌体系镀液中加入硫酸钠和氯化钾，可成为滚挂通用的硫酸液镀锌液，具有出光快、光亮度好、钝化膜不变色的优点。

镀锌；硫酸盐；氯化物；光亮剂

1 前言

硫酸盐镀锌在我国最早可追溯到上世纪30年代，当时在上海设厂，主要用于镀铁丝。氯化物镀锌最早应用的是氯化铵–氨三乙酸体系。上世纪60年代以上海为龙头，面向全国推广，目的是变有氰为无氰，虽做法可取，但实际效果并不理想。其原因是该工艺复杂，稳定性差，镀锌质量不如含氰镀锌。然而当时全国还是有不少企业采用了该工艺。

虽然硫酸盐镀锌与氯化物镀锌是2种不同的体系，但是，上世纪80年代初引入我国的氯化物镀锌主光亮剂──亚苄基丙酮，在上世纪90年代末也被成功用于硫酸盐镀锌中，取得了与氯化物镀锌相同的高光亮度，并迅速获得普及应用。

2 氯化物镀锌光亮剂

上世纪80年代末，氯化物镀锌以其高光亮度的美丽外观而被认可后，一度占到镀锌业70%的市场份额，光亮剂生产商如雨后春笋般出现在大江南北，造成了氯化物镀锌光亮剂名目繁多，配方各异。但其组成大致可分为 3个部分，即主光亮剂、载体光亮剂和辅助光亮剂。

2. 1 主光亮剂

主光亮剂是在氯化物镀锌工作液中使镀锌层结晶细致、平整性好、光亮的物质。这类物质主要是芳香酮及芳香醛。从上世纪80年代开始到90年代前期，使用最多的是亚苄基丙酮，一般称之为氯化物镀锌的第一代主光亮剂，其用量在0.2 ～ 0.4 g/L。若用量过高，镀层光亮度虽高但脆性增大；若用量过低，光亮度差，平整性也不好。上世纪90年代中期采用较多的主光亮剂是邻氯苯甲醛，它被称为第二代主光亮剂，具有比亚苄基丙酮更快的出光速度，光亮度也更好，因而迅速取代了亚苄基丙酮一半以上的份额。近几年又出现了第三代主光亮剂──多醛类衍生物(代号Z-100)。与前两代所不同的是，Z-100属于水基型主光亮剂，不需要载体光亮剂助溶就能直接溶于水，使用方便，易管理。

2. 2 载体光亮剂

一般采用聚醚类非离子表面活性剂。它有2个作用：一是助溶主光亮剂，以上提到的第一、第二代主光亮剂均为油溶性物质，在载体光亮剂的助溶作用下才能有效地均匀分散在镀液中；二是增大阴极极化，改善分散能力，使镀层结晶细致。被选用较多的是脂肪醇聚氧乙烯醚，或是烷基酚聚氧乙烯醚及壬基酚聚氧乙烯醚。早期采用硫酸磺化，但因浊点低而被淘汰。后采用氨基磺酸–尿素磺化，浊点达到60 °C以上。再后来又出现了焦亚硫酸钠–顺酐磺化的无色载体光亮剂，浊点可达80 °C以上。现流行的邻氯苯甲醛无色主光亮剂均采用后者配制。载体光亮剂的优劣由乳化性、耐盐度及浊点3个方面所决定。减少载体光亮剂的用量，即减少了镀锌层的有机夹杂，有利于镀层质量的提高；反之则不好。

2. 3 辅助光亮剂

其主要作用是与主光亮剂及载体光亮剂协同作用，改善镀锌液的综合性能。它不仅可以增大阴极极化度，使镀层更均匀，而且可以扩大光亮电流密度范围，使镀液的分散能力更好。另外，辅助光亮剂还能起到防止高电流密度区镀层烧焦，低电流密度区镀层发雾的作用。

辅助光亮剂一般采用不饱和芳香族羧酸或芳香磺酸盐等，常见的是以苯甲酸钠、肉桂酸、亚甲基二萘磺酸钠(NNO)、烟酸等多种成分配制而成。

2. 4 组合光亮剂配方

氯化物镀锌组合光亮剂包含上述 3个组成部分。优秀的组合光亮剂主要取决于载体光亮剂的优劣及合成方法。典型配方如下：

3 硫酸盐镀锌光亮剂

早期的硫酸盐镀锌用于简单的线材、带材镀锌。由于采用单盐成分，因此镀液的分散能力和覆盖能力都很差。当时采用明胶、糊精、阿拉伯树脂等作增亮剂，改善了镀液的性能，但只能起到细化镀层结晶的效果，而达不到全光亮。上世纪90年代后期，对硫酸盐镀锌光亮剂的深入研究取得了突破，采用亚苄基丙酮作为主光亮剂可使镀层达到镜面光亮，从而得到推广应用。

3. 1 主光亮剂

如上所述，硫酸盐镀锌的主光亮剂仍然采用芳香酮类的亚苄基丙酮及多醛类衍生物(Z-100)，它们在氯化物镀锌中有效，而在硫酸盐镀锌中应用同样能获得全光亮的镀层。但邻氯苯甲醛不能用于硫酸盐镀锌，否则产生灰白色的镀层。

3. 2 载体光亮剂

在硫酸盐镀锌体系中，载体光亮剂的选择范围比氯化物镀锌窄得多。脂肪醇聚氧乙烯醚效果较差，一般不被采用。壬基酚聚氧乙烯醚效果较好，为了提高浊点及耐盐性，须经过氨基磺酸–尿素磺化后使用。

3. 3 辅助光亮剂

与氯化物镀锌使用的辅助光亮剂基本相同，用量也很接近，其作用也是扩大阴极电流密度、细化结晶、提高分散能力。

3. 4 组合光亮剂配方

4 硫酸盐镀锌及氯化物镀锌的工艺配方

4. 1 硫酸盐镀锌工艺

4. 1. 1 高速线材、带材镀锌

高速线材、带材镀锌为单盐硫酸锌–硼酸型镀液，由于使用的电流密度较大，沉积速度较快，线速高达30 ～ 40 m/min时仍能获得光亮平滑的镀锌层。工艺配方如下：

4. 1. 2 通用挂、滚镀锌

通用硫酸盐镀锌是在单盐硫酸锌的基础上引入硫酸钠和氯化钾，从而改善镀液的综合性能，提高分散能力和覆盖能力，平衡高低电流密度区的极化差，使沉积速率更好。典型配方为：

通用硫酸盐镀锌工艺继承了高速硫酸盐镀锌沉积速度快的优点，40 s就能见光亮。如达到与氯化物镀锌相同的亮度与厚度，硫酸盐镀锌只需氯化物镀锌一半的时间，生产效率提高一倍，是值得推广应用的工艺。

就镀层质量而言，硫酸盐镀锌的蓝白钝化和彩色钝化都优于氯化物镀锌，特别是彩色钝化，不会发生彩钝膜发乌、变色的现象。

4. 2 氯化物镀锌

氯化物镀锌可分为氯化铵镀锌、氯化钾镀锌和氯化钠镀锌 3种，上述氯化物镀锌的光亮剂均可应用于其中。氯化铵镀锌的废水处理困难，电镀过程中有氨气逸出，会严重腐蚀电镀设备，现已基本被淘汰。氯化钠镀锌的均镀能力差，浊点、耐盐性都不佳，故应用较少。氯化钾镀锌应用最多，通常所说的氯化物镀锌一般都是指钾盐镀锌，光亮剂也都是按钾盐镀锌来设计的。

在生产应用中，氯化铵镀锌的可操作性最好，氯化钾镀锌次之，氯化钠镀锌最差。钾盐镀锌的典型配方如下：

5 结语

以上述光亮剂的选择及工艺配方的选定来看，硫酸盐镀锌与氯化物镀锌看似 2种不同的体系，但实际上有很多相同之处，如通用硫酸盐镀锌中会引入氯化钾，钾盐镀锌的第一代主光亮剂亚苄基丙酮及第三代主光亮剂多醛类衍生物 Z-100都能用于硫酸盐镀锌，辅助光亮剂的选择更是基本一致。

硫酸盐镀锌与氯化物镀锌的光亮剂通用与否完全取决于载体光亮剂的选择。脂肪醇聚氧乙烯醚较适用于钾盐镀锌，而不适用于硫酸盐镀锌。壬基酚聚氧乙烯醚及磺化或酯化的烷基酚聚氧乙烯醚既可用于钾盐镀锌，也可用于硫酸盐镀锌。

即使是同一种光亮剂，在钾盐镀锌中的出光速度远不如在硫酸盐镀锌中的出光速度快，其时间几乎相差一倍，但电流密度几乎也相差一倍。正因为电流密度高，所以出光速度快，沉积速率快，电镀时间也就相应缩短。就生产效率而言，通用硫酸盐镀锌是目前最好的，出光快，光亮度佳，彩色钝化膜不变色，是值得推广的工艺。

[ 编辑：温靖邦 ]

General brightener for both sulfate and chloride zincplating //

LIANG Xin-zhong

The compositions of brighteners for sulfate and chloride zinc plating were introduced. The similarities between sulfate and chloride zinc plating processes were summarized. The typical bath compositions and technological parameters of the two processes were presented. Benzylideneacetone and the polyaldehyde derivative Z-100, commonly used as primary brightener in potassium chloride zinc plating bath are also applicable to sulfate zinc plating bath. The compositions of auxiliary brightener are almost the same for both sulfate and chloride systems. A universal sulfate zinc plating bath which is generally suitable for both rack and barrel plating can be prepared by adding Na2SO4and KCl to the conventional ZnSO4–H3BO3bath used for high-speed plating, and it features fast brightening rate, good brightness, and untarnished passivation film.

zinc plating; sulfate; chloride; brightener

TQ153.15

A

1004 – 227X (2012) 06 – 0016 – 03

Author’s address:Shandong Luguang (Liaocheng) Electroplating Technique Co., Ltd., Liaocheng 252000, China

2011–08–22

2011–10–17

梁新中（1957–），男，山东聊城人，工程师，从事表面处理工作近30年。

作者联系方式：(Tel) 13706351198。