一種高耐蝕性γ晶相的鋅鎳合金電鍍添加劑及電鍍液的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及金屬表面處理技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說是涉及一種高耐蝕性Y晶相的 鋅鎳合金電鍍添加劑及電鍍液。
【背景技術(shù)】
[0002] 電鍍鋅鎳合金是近20多年來興起的一種鋼鐵陽極型防護鍍層。鋅鎳合金鍍層不 僅耐蝕性高于傳統(tǒng)鍍鋅層5-10倍，更擁有良好的上漆性、可焊性和成型性，具有優(yōu)良的防 腐性及低氫脆性，適合電鍍要求耐疲勞，如彈簧、緊固件和其他結(jié)構(gòu)件或在較高溫度下使用 的零件，因而廣泛應用于汽車、航空航天、輕工、家電等行業(yè)。
[0003] 鋅鎳合金與傳統(tǒng)電鍍一樣，也分酸性和堿性體系。堿性鋅鎳合金具有鍍液分散能 力好，防腐性能優(yōu)異，對設(shè)備和工件腐蝕性較小，工藝操作容易，成本較低等優(yōu)點。弱酸性體 系具有鍍種十分簡單、電流效率高、沉積速度快等優(yōu)點。鋅鎳合金由于鎳含量的不同，其微 觀晶相結(jié)構(gòu)也不同，導致其耐蝕性差別較大。研究表明鋅鎳合金不同晶相的防腐性：Y相 >n +Y相〉a+Y相，只有當鋅鎳合金鍍層中鎳含量在10-15%之間時，所得鍍層含Y相最 多，防腐性能最好。 傳統(tǒng)的防護型電鍍70%左右均為鍍鋅，但隨著行業(yè)需求的提高，傳統(tǒng)鍍鋅已遠遠不能 滿足需求，出現(xiàn)了多種鋅合金電鍍層，如鋅鐵、鋅錫、鋅鈷、鋅鎳合金等等。與其它合金相比， 鋅鎳合金具有更高的防腐性、耐磨損性、抗熱沖擊性，并且可以替代鍍鎘層用于航天航空設(shè) 備，因而在國內(nèi)外得到了廣泛的應用，在防護型電鍍中所占的比重也在逐年增加。
[0004]目前，市場上的鋅鎳合金電鍍添加劑產(chǎn)品大部分信賴國外進口，國內(nèi)的鋅鎳合金 添加劑還不成熟，各方面性能也不夠穩(wěn)定。而國外進口無形中又增加了鋅鎳合金的成本。并 且，這些鋅鎳合金添加劑加入到鍍液中，電鍍形成的鋅鎳合金鍍層中鎳含量差異也較大，鎳 含量直接影響鍍層中的微觀晶相結(jié)構(gòu)以及宏觀的防腐性能。只有當鎳含量在10-15%之間 時，可形成穩(wěn)定的Y相，此時鍍層的防腐性最好。因此，市場上迫切需要性價比合適的鋅鎳 合金添加劑產(chǎn)品。
[0005] 中國專利公開號CN1746337A公開了 一種堿性鋅酸鹽鍍液，該種鍍液電流效率 較低，鍍液不容易控制，容易失衡，鍍層鎳含量不均勻，容易導致產(chǎn)品性能不一。專利 CN201010501430. 3公開了一種堿性電鍍鋅鎳合金添加劑，雖然也能制備出鎳含量12-15% 的鋅鎳合金鍍層，但其鍍液與堿性鍍鋅槽液不相容，不能直接實現(xiàn)從堿性鍍鋅向鋅鎳合金 的轉(zhuǎn)化，并且鍍層25左右時中性鹽霧實驗紅銹時間僅為750h。鍍層上鍍慢，電流效率低，鍍 層厚度太厚不利于后續(xù)的二次加工，抗熱沖擊性能也有限。并且，現(xiàn)有的堿性鋅鎳合金添加 劑與堿性鍍鋅體系兼容性不好。鋅鎳合金電鍍過程中產(chǎn)生的碳酸鹽及氯化物耐受性較差， 碳酸鹽及氯化物的存在會加快添加劑的分解，嚴重影響電流效率及鍍層鎳含量，從而影響 整體性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種高耐蝕性Y晶相的鋅鎳合金電鍍添加劑 及電鍍液，可使鍍液中鋅、鎳離子穩(wěn)定存在，電鍍出來的鍍層鎳含量穩(wěn)定在10-15%之間，鍍 層形成穩(wěn)定的Y晶相，具有優(yōu)異的防腐性能，并且該添加劑體系與堿性鍍鋅體系兼容，可 直接實現(xiàn)從堿性鍍鋅向鋅鎳合金的轉(zhuǎn)化而無須重新配制基礎(chǔ)液，成本大大降低。該電鍍液 電鍍工作條件寬松，可在5-50°C的溫度范圍內(nèi)進行電鍍，上鍍快，電流效率高，鍍層防腐性 能優(yōu)異，所得鍍層只需8左右中性鹽霧實驗即可達到850h以上；添加劑對碳酸鹽及氯化物 耐受性高，當碳酸鹽濃度小于90g/L，氯化物濃度小于9g/L的條件下，對電流效率及鎳含量 的影響無明顯影響。
[0007] 本發(fā)明具體是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的： 一種高耐蝕性Y晶相的鋅鎳合金電鍍添加劑，按照體積份計算，包括鋅絡(luò)合劑： 40 - 75份，鎳絡(luò)合劑：30-50份，鎳補加劑：15-35份，光亮劑：0. 2-2份。
[0008] 進一步地，所述鋅絡(luò)合劑按質(zhì)量分數(shù)計算的組成為：1，10-鄰二氮菲5-15%，酒石 酸銻鉀0. 5-4%，巰基化合物20-30%，水為余量； 進一步地，所述巰基化合物為二甲基巰基乙酸，3-巰基丙酸，巰基乙酸，半胱氨酸中的 一種或幾種； 進一步地，所述鎳絡(luò)合劑按質(zhì)量分數(shù)計算的組成為：烏洛托品5-15%，胺類化合物 20-50%，苯駢三氮唑4-8%，水為余量； 進一步地，所述胺類化合物為二甲基(氨基）丙胺、二甲基乙醇胺、五乙烯六胺、多巴胺 中的一種或幾種； 進一步地，所述鎳補加劑按質(zhì)量分數(shù)計算的組成為：硫酸鎳20-40%,三乙醇胺5-15%, 聚乙烯亞胺5-10%，水為余量； 進一步地，所述聚乙烯亞胺的分子量為500-1500 ; 進一步地，所述光亮劑按質(zhì)量分數(shù)計算的組成為：糖精10-20%，2-巰基噻唑啉3-9%，磺 酸鹽2-10%，水為余量； 進一步地，所述磺酸鹽為烯丙基磺酸鈉、乙烯基磺酸鈉、脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸鈉中的 一種或幾種，其中，脂肪碳鏈的長度為C12-C18 ; 一種高耐蝕性Y晶相的鋅鎳合金電鍍添加劑制備的電鍍液，其組成為：Zn0:7-12g/L，Na0H:90-130g/L，鋅絡(luò)合劑：40 - 75ml/L，鎳絡(luò)合劑：30-50ml/L，鎳補加劑：15-35ml/L，光 亮劑：0. 2-2ml/L，其余為水。
[0009] 上述鋅鎳合金電鍍用電鍍液及添加劑可用于制備鎳含量在10-15%之間的Y相鋅 鎳合金鍍層，其使用流程為：金屬基材一堿性化學除油（除油靈）一熱水洗一酸性除油除銹 -清洗一流動冷水洗一堿性鋅鎳合金電鍍一回收一清洗一鈍化一清洗一封閉（非必要）一 干燥固化（60-70°C)。其使用方法為：先將金屬基材用堿性除油劑清洗，水洗除去基材表面 的油污，再用鹽酸除油除銹，然后再次用水沖洗，洗凈的基材直接在加有添加劑的基礎(chǔ)液中 溫度為10_40°C，電鍍20-60min后，即可得不同厚度的鍍層鎳含量在10-15%之間的鋅鎳合 金鍍層。該鍍層防腐性能優(yōu)異，當鍍層厚度大于Sum時，鍍層在850h以上出現(xiàn)紅銹。添加 劑可在5-50°C下使用，最佳使用溫度為20-35°C，電流密度0. 5-5A/dm2。電鍍時間一般為 10-60min，當對鍍層厚度要求較薄或較厚時，可根據(jù)需要適當縮短或延長電鍍時間。
[0010] 本發(fā)明的有益效果為：電鍍鋅鎳合金用電鍍液及添加劑性質(zhì)穩(wěn)定，使用周期長，可 在各種金屬基材包括鋼鐵、鎂合金、錯合金等金屬基材表面形成鎳含量在10-15%之間的鋅 鎳合金鍍層。該鋅鎳合金鍍層具有極好的防腐蝕性能，并且具有低氫脆、耐磨損、抗熱沖擊 良好等優(yōu)異性能。并且，可直接實現(xiàn)從堿性鍍鋅向鋅鎳合金的轉(zhuǎn)變，可充分利用原有槽液， 節(jié)省了成本，而防腐性能卻有顯著提高，是傳統(tǒng)鍍鋅的7-10倍。可在5-50°C的溫度范圍內(nèi) 進行電鍍，上鍍快，電流效率高，鍍層防腐性能優(yōu)異。所得鍍層只需8左右中性鹽霧實驗即 可達到850h以上。高低區(qū)厚度比可達1-1. 5 :1，添加劑對碳酸鹽及氯化物耐受性高，當碳 酸鹽濃度小于80g/L，氯化物濃度小于9g/L的條件下，對電流效率及鎳含量的影響無明顯 影響。
【具體實施方式】
[0011] 下面將結(jié)合本發(fā)明實施例對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述， 顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的 實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都 屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0012] 基礎(chǔ)液配制：將計算量的氫氧化鈉和氧化鋅的固體加入鍍槽中，攪拌均勻，再加入 鍍液體積的1/4的水溶解，在不斷攪拌下使之完全溶解；加水至所需體積，充分攪拌；或者 直接將堿性鍍鋅槽液中的添加劑通過低電流電解的方式消耗掉即可用于鋅鎳合金電鍍用 基礎(chǔ)液。
[0013] 實施例1 基礎(chǔ)液組成為ZNO:7. 5g/L，NaOH:90g/L，將鋅絡(luò)合劑72ml/L、鎳絡(luò)合劑50ml/L、鎳補加 劑30ml/L，光亮劑0. 6ml/L加入上述基礎(chǔ)液中，即攪拌均勻后即獲得鋅鎳合金電鍍用槽液。
[0014] 其中，72ml/L的鋅絡(luò)合劑中各組分的含量如下：1，10-鄰二氮菲11%，酒石酸銻鉀4 %，疏基化合物28%( 二甲基疏基乙酸），水為余量 其中，50ml/L的鎳絡(luò)合劑中各組分的含量如下：烏洛托品15%，胺類化合物29%(二甲基 (氨基）丙胺），苯駢三氮唑8%，水為余量。
[0015] 其中，30ml/L的鎳補加劑中各組分的含量如下：硫酸鎳40%，三乙醇胺9%，低分子 量聚乙烯亞胺7. 5%，水為余量。
[0016] 其中，0. 6ml/L的光亮劑中各組分的含量如下：糖精15%，2_巰基噻唑啉9%，烯丙基 磺酸鈉5%，水為余量。
[0017] 實施例2 基礎(chǔ)液組成為ZNO:7g/L，NaOH:110g/L，將鋅絡(luò)合劑75ml/L、鎳絡(luò)合劑36ml/L、鎳補加 劑35ml/L，光亮劑0. 2ml/L加入上述基礎(chǔ)液中，即攪拌均勻后即獲得鋅鎳合金電鍍用槽液。
[0018] 其中，75ml/L的鋅絡(luò)合劑中各組分的含量如下：1，10-鄰二氮菲8%，酒石酸銻鉀 2. 7%，巰基化合物23% (3-巰基丙酸），水為余量 其中，36ml/L的鎳絡(luò)合劑中各組分的含量如下：烏洛托品12%，胺類化合物36%(二甲基 乙醇胺），苯駢三氮唑6%，水為余量。
[0019] 其中，35ml/L的鎳補加劑中各組分的含量如下：硫酸鎳36%，三乙醇胺11%，低分子 量聚乙烯亞胺10%，水為余量。
[0020] 其中，0. 2ml/L的光亮劑中各組分的含量如下：糖精18%，2-巰基噻唑啉8. 2%，乙烯 基磺酸鈉4%，水為余量。
[0021] 實施例3 基礎(chǔ)液組成為ZNO:llg/L，NaOH:96g/L，將鋅絡(luò)合劑55ml/L、鎳絡(luò)合劑45ml/L、鎳補加 劑25ml/L，光亮劑0. 9ml/L加入上述基礎(chǔ)液中，即攪拌均勻后即獲得鋅鎳合金電鍍用槽液。
[0022] 其中，55ml/L的鋅絡(luò)合劑中各組分的含量如下：1，10-鄰二氮菲14%，酒石酸銻鉀 2. 25%，巰基化合物22% (巰基乙酸，半胱氯酸），水為余量 其中，45ml/L的鎳絡(luò)合劑中各組分的含量如下：烏洛托品10%，胺類化合物20%(五乙烯 六胺、多巴胺），苯駢三氮唑7%，水為余量。
[0023] 其中，25ml/L的鎳補加劑中各組分的含量如下：硫酸鎳38%，三乙醇胺10%，低分子 量聚乙烯亞胺9%,水為余量。