苄叉丙酮在电镀中的应用

尚国锋

（河南开封市天圣助剂厂，河南 开封 475000）

在有机化工原料手册中，苄叉丙酮属芳酮类衍生物，是由苯甲醛和丙酮经氢氧化钠缩合而成。在计划经济年代，按我国化工部市场布局，最早由江苏省常州市红卫化工厂生产。其用途定性为：可作香料的防挥发剂，染色工业用的媒染剂、固着剂，其本身可制取香料或増香剂。它是无色或淡黄色结晶，具有香豆素味，不溶于水，溶于乙醇、乙醚、苯和氯仿，熔点39～41 °C，沸点260～262 °C。在用于氯化钾镀锌以前，苄叉丙酮在我国基本上是无人问津的产品，常州市红卫化工厂也停止了生产。

20世纪70年代末，美国研究人员最先把苄叉丙酮应用到氯化钾弱酸性镀锌中，起到了镀锌层全光亮的效果。由此起，电镀锌达到真正意义上的全光亮镀层。20世纪80年代初该工艺引进到我国后，氯化钾弱酸性镀锌迅速得到了推广应用。苄叉丙酮的生产厂家 如雨后春笋般地出现，并且大有供不应求的局面。

随着在氯化钾弱酸性镀锌中的成功应用，苄叉丙酮在电镀中的应用之门被打开，随后在硫酸盐镀锌中得到采用，在硫酸盐镀锡中也取得很好的效果。下面就苄叉丙酮在电镀中的应用及工艺配方进行综述。

1 苄叉丙酮在氯化钾镀锌中的应用

镀锌是所有镀种中应用最多、最广的一个，具有成本低、抗磨蚀性好、外观亮丽、耐贮存等优点。而氯化钾弱酸性镀锌又占镀锌中的70%以上，其主要优点为沉积速度快、光亮度高、易管理、操作简单、应用面较广，可用于铸铁件、渗碳件及高碳钢件，这些都是碱性(含有氰)镀锌无法比拟的。

典型的氯化钾镀锌工艺配方如下：

在氯化钾镀锌的组合光亮剂中，苄叉丙酮起到主光亮剂的作用，一般用量在0.2～0.4 g/L 之间就能达到全光亮的效果，再配以载体光亮剂和辅助光亮。氯化钾镀锌组合光亮剂的典型配方如下：

其中载体光亮剂由脂肪醇聚氧乙烯醚和尿素经氨基磺酸磺化后的加成物组成，或是脂肪醇聚氧乙烯醚经焦亚硫酸钠顺化后的反应物，其作用是提高了氯化钾镀锌工艺的浊点(可达80 °C 以上)，同时增强苄叉丙酮的乳化能力，获得增溶性好、用量少、出光快的效果。

苯甲酸钠和扩散剂NNO 为辅助光亮剂，其作用是提高镀液的分散能力，增大阴极极化能力，使镀层更平整光滑，同时防止镀层发雾，改善镀层光泽，防止镀层烧焦。

另外，肉桂酸、对氨基磺酰胺、糖精、吡啶-3-甲酸等也可作为辅助光亮剂，但对改善组合光亮剂的总体性能影响不大，因此也可以不用添加。

全光亮氯化钾镀锌延续使用至今已是有目共睹。其缺点是镀锌层中有机物夹杂较多，蓝白纯化易泛彩、发黄。苄叉丙酮加入过量会使镀锌层脆性较大，彩色钝化膜附着力差，色泽易变黑、发黄。镀液使用时间越长，上述情况越严重，需要经常大处理，但还是不能彻底解决这些问题，而且镀层耐蚀能力也不如碱性镀锌。

2 苄叉丙酮在硫酸盐镀锌中的应用

硫酸盐镀锌其实就是硫酸锌镀锌工艺，镀液也是弱酸性。苄叉丙酮在硫酸盐镀锌工艺中仍然是起到主光亮剂的作用。硫酸盐镀锌电流效率高达100%，适合使用大电流工作，是目前最快速的镀锌工艺。由于使用电流密度较高，沉积速度较快，30 s 就能达到全光亮的镀锌层，因此在高速线材、带钢上镀锌应用较为广泛，电镀时间一般为3～5 min。

线材、带钢镀锌工艺配方：

硫酸锌 50～450 g/L

硼酸 25～30 g/L

光亮剂 20～25 g/L

pH 4.2～5.5

θ 10～55 °C

Jk10～30 A/dm2

阳极 0#锌

通用工艺配方：

硫酸锌 100～140 g/L

硫酸钠 40～60 g/L

氯化钾 140～180 g/L

硼酸 20～25 g/L

光亮剂 20 g/L

pH 5.2～6.2

θ 室温

Jk8～15 A/dm2

挂镀阴极移动 15～18 次/min

滚筒转速 15～16 r/min

上述工艺配方中的组合光亮剂仍然由3 部分组成。主光亮剂为苄叉丙酮，载体光亮剂为壬基酚聚氧乙烯醚经顺化或氨基磺酸磺化后的产物(这与氯化钾镀锌载体光亮剂基本相同，只是表面活性剂的选择范围小一点而已)，辅助光亮剂为苯甲酸钠、扩散剂NNO、烟酸、肉桂酸等。

一般认为，美国是资本相对丰富，而劳动相对稀缺的国家，理应出口资本密集型商品，而进口劳动密集型商品。但Leontief(1953)运用投入产出法，对美国经济数据进行验证，却发现发现美国进口的是资本密集型产品，而出口的却是劳动密集型产品，与H-O理论的预测不相符合，这个研究结果后来通常被称为“里昂惕夫之谜”。Leontief经过分析认为，这种现象可能是由于美国工人的劳动效率比其他国家工人更高所造成的。但这个观点通常不被人们接受。

典型的组合光亮剂配方为：

苄叉丙酮 20～50 g/L

载体光亮剂 250～350 g/L

苯甲酸钠 50 g/L

扩散剂NNO 5 g/L

肉桂酸 5 g/L

烟酸 2 g/L

硫酸盐镀锌采用上述光亮剂，达到了与氯化钾镀锌相同的高光亮度的外观，虽深镀能力不如氯化钾镀锌，但均镀能力更优。从沉积速率上说，硫酸盐镀锌比氯化钾镀锌快一倍(达到相同厚度)，同样采用苄叉丙酮作主光亮剂，硫酸盐镀锌彩色钝化膜优于氯化钾镀锌，不存在彩色钝化膜变色的问题。如果是板类零件及管类零件，采用通用硫酸盐镀锌是一个不错的选择，尤其是彩色钝化。

3 苄叉丙酮在硫酸盐镀锡中的应用

镀锡在电子工业和铸造工业中应用较多，是因为锡具有良好的焊接性、导电性和抗氧化性，不易变色。铸造中龙骨镀锡后不产生气泡。酸性镀锡又以光亮度好、电流效率高、沉积速率快、可常温下操作、节能环保等优点而被广为采用。硫酸盐镀锡占镀锡量的80%以上。苄叉丙酮在酸性镀锡中同样起到主光亮剂的作用。

典型的硫酸盐光亮镀锡工艺如下：

硫酸亚锡 40～70 g/L

硫酸 140～170 g/L

SS-820 15～30 mL/L

SS-821 0.5～1.0 mL/L

θ 10～30 °C

Jk1～4 A/dm2

阳极 Sn99.90

搅拌方式 阴极移动15～18 次/min

上述工艺中的SS-820 和SS-821 由上海轻工业研究所研制，是国内最早研制生产的酸性镀锡商品光亮剂。此后，全国上下推出不少类似产品，推动了我国酸性光亮镀锡的快速发展。

在酸性镀锡光亮剂中，苄叉丙酮仍然是作为主光亮剂加入，再配以载体分散剂，如烷基酚聚氧乙烯醚的顺化反应物，这类非离子表面活性剂具有增溶、润湿、细化结晶的作用。硫酸亚锡在镀液中极不稳定，很容易被氧化成四价锡，而得不到光亮的镀层。早期使用甲醛来防止二价锡的氧化，取得了一些效果。但是在温度升高的情况下，甲醛易被氧化而失去作用，镀锡液变成乳白色的混浊液而无法使用。因此又形成了专用的稳定剂，通常选用间苯二酚、氨基酚、水合肼、1-苯基-3-吡唑酮等。

典型的镀锡光亮剂配方为：

苄叉丙酮 25～50 g/L

载体分散剂 350～450 g/L

甲醛 300～400 g/L

对苯二酚 50～60 g/L

酒精 适量

4 结语

苄叉丙酮，由在上世纪70年代一个无人问津的有机化工产品，到上世纪80年代后期成为火爆的热门商品，主要得益于氯化钾镀锌的大力发展。时至今日，它在镀锌、镀锡上仍有不少应用。就算是氯化钾镀锌已经发展到第二代主光亮剂邻氯苯甲醛，甚至第三代主光亮剂多醛类衍生物，苄叉丙酮本身的性能是第二代、第三代主光亮剂都不能完全取代的，多是与它配合使用，改善主光亮剂的综合性能。

上述硫酸盐镀锌、硫酸亚锡镀锡工艺中，苄叉丙酮作为主光亮剂都能得到比较满意的全光亮效果。在硫酸镉镀镉中，苄叉丙酮是否同样能够获得全光亮的效果，还有待电镀工作者去开发，以取代目前有毒的氰化镀镉工艺。