一種用于形成厚的鍍鋅層的鍍鋅液及制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于形成厚的鍍鋅層的鍍鋅液及制備方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]在過去的很長一段時間里，因為氰化物鍍液穩(wěn)定性好，均鍍能力強，鍍層細(xì)致，耐蝕性好等原因，氰化物鍍鋅工藝被廣泛采用。但是，由于氰化物鍍鋅過程中析氫嚴(yán)重，導(dǎo)致鍍鋅層具有很高的脆性，再加上氰化物鍍鋅溶液具有很高的毒性，廢水處理困難，對大氣和地下水污染嚴(yán)重，現(xiàn)在堿性鍍鋅和弱酸性鍍鋅工藝被逐漸開發(fā)并用于工業(yè)電鍍來替代氰化物鍍鋅。相對應(yīng)氰化物鍍鋅工藝，堿性鍍鋅工藝對環(huán)境的破壞力大大降低，但鍍液的電流效率不高(約70%)，大量氫的析出而產(chǎn)生的滲氫使金屬基體發(fā)生“氫脆”的問題比較嚴(yán)重，加重了電鍍鋅后去氫的負(fù)擔(dān)，堿性鍍鋅液中大量有機添加劑的采用使鍍層的脆性增加，而且鍍層越厚，脆性問題越嚴(yán)重。
[0003]基于鍍鋅層的特性，在電流密度為l_5A/dm2，且鍍層厚度達(dá)到20 μ m以上時，鍍層就會具有很高的脆性，容易發(fā)生鍍層開裂、有氣孔等問題。因此，實際生產(chǎn)中，較低的電流密度和較短的電鍍時間是降低鍍鋅層脆性的常用方法，這種工作方式獲得的鍍鋅層的有效厚度僅為5-20 μ m，即很難獲取較厚的鍍鋅層。
[0004]盡管有人(申請?zhí)?0110089.7)已經(jīng)提出了高于ΙΟΑ/dm2的工作電流密度，但其只適用于電鍍時間較短(幾十秒)的對分散能力和覆蓋能力要求不高的線材電鍍。這在一定程度上限制了鍍鋅層的應(yīng)用范圍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的為了解決上述的在電流密度為1-5 A/dm2，且鍍層厚度達(dá)到20μπι以上時，鍍層就會具有很高的脆性，容易發(fā)生鍍層開裂、有氣孔等技術(shù)問題而提供一種用于形成厚的鍍鋅層的鍍鋅液，該鍍鋅液在電流密度為1-15 A/dm2，且鍍層厚度可以達(dá)到34-100 μ m，所得的鍍鋅層致密、均勻、光亮、無裂紋。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案
一種用于形成厚的鍍鋅層的鍍鋅液，按每升計算，其原料組成及含量如下所示:
氯化鋅60-100g/L
氯化鉀180-220g/L
硼酸20-35g/L
組合光亮劑10_20g/L
柔軟劑0.2-1.2g/L
有機溶劑l-20mL/L
余量為水；
所述的組合光亮劑為由芐叉丙酮、苯甲酸鈉與平平加組成的混合物，按質(zhì)量比計算，芐叉丙酮:苯甲酸鈉:平平加為1:1.5-2:4.5-8.5 ； 所述的柔軟劑為稀土添加劑，所述的稀土添加劑為氯化鑭或氯化鈰；
所述的有機溶劑為乙醇、丁醚或乙二醇甲醚。
[0007]上述的一種用于形成厚的鍍鋅層的鍍鋅液的制備方法，具體包括如下步驟:
將氯化鋅、氯化鉀、硼酸、組合光亮劑和柔軟劑先用少量水溶解，然后加入有機溶劑混合均勻，然后用水進(jìn)行定容，即得到用于形成厚的鍍鋅層的鍍鋅液。
[0008]利用上述的一種用于形成厚的鍍鋅層的鍍鋅液形成厚的鍍鋅層的方法，具體包括如下步驟:
(1)、基體的清洗
用砂紙對金屬基體進(jìn)行打磨拋光后，然后將金屬基體置于溫度為80-90°C、濃度為60g/L的氫氧化鈉水溶液中除油，直到油除盡為止，然后用去離子水清洗，再將除油后的金屬基體在質(zhì)量百分比濃度為5%的稀硝酸水溶液中室溫活化lmin，取出后用去離子水清洗干凈，用密封膠帶將金屬基體待鍍鍍鋅層的反面進(jìn)行絕緣封閉待用；
所述的金屬基體為銅、鐵或不銹鋼；
(2)、將清洗干凈的金屬基體當(dāng)做電鍍的陰極，接入直流電源的負(fù)極，待鍍鍍鋅層的一面對準(zhǔn)陽極，用鋅板做陽極，接入直流電源的正極，在用于形成厚的鍍鋅層的鍍鋅液中控制溫度為25-35°C、pH值5?6、電流密度為l_15A/dm2進(jìn)行電鍍15_120min，即在金屬基體的待鍍鍍鋅層的一面得到一層厚34-100 μ m的鍍鋅層。
[0009]本發(fā)明的有益結(jié)果
本發(fā)明的一種用于形成厚的鍍鋅層的鍍鋅液，由于含有稀土添加劑，從而改善了鍍液的分散能力，使鍍液的電流密度工作范圍得到提高，同時稀土添加的加入也使電流密度的分布更加均勻，降低了氫氣析出，從而避免了鍍厚的鍍鋅層時，鍍鋅層產(chǎn)生脆性。
[0010]進(jìn)一步，本發(fā)明的一種用于形成厚的鍍鋅層的鍍鋅液，由于有機溶劑的加入降低了鍍鋅液的表面張力，幫助氫氣從工件表面快速離開，降低了氫氣的析出及加快了氫氣的脫離，從而使鍍鋅層的脆性及工件的“氫脆”問題得到有效遏制，從而可以得到厚的鍍鋅層。
[0011]進(jìn)一步，本發(fā)明的一種用于形成厚的鍍鋅層的鍍鋅液，可以在高電流密度下進(jìn)行長時間電鍍鋅，得到較厚的鍍鋅層。
【具體實施方式】
[0012]下面通過具體實施例對本發(fā)明進(jìn)一步闡述，但并不限制本發(fā)明。
[0013]本發(fā)明各實施例中所用的所有原料，均來自上海國藥試劑集團(tuán)有限公司，產(chǎn)品規(guī)格為試劑級別。
[0014]實施例1
一種用于形成厚的鍍鋅層的鍍鋅液，按每升計算，其原料組成及含量如下所示:
氯化鋅60g/L
氯化鉀200g/L
硼酸30g/L
組合光亮劑10g/L
柔軟劑0.2g/L
有機溶劑5mL/L 余量為水；
所述的組合光亮劑中，按質(zhì)量比計算，芐叉丙酮:苯甲酸鈉:平平加為2:3:17 ;
所述的柔軟劑為稀土添加劑，所述的稀土添加劑為氯化鑭；
所述有機溶劑為乙醇。
[0015]上述的一種用于形成厚的鍍鋅層的鍍鋅液的制備方法，具體包括如下步驟:
將氯化鋅、氯化鉀、硼酸、組合光亮劑和柔軟劑先用少量水溶解，然后加入有機溶劑混合均勻，然后用水進(jìn)行定容，即得到用于形成厚的鍍鋅層的鍍鋅液。
[0016]利用上述的一種用于形成厚的鍍鋅層的鍍鋅液形成厚的鍍鋅層的方法，具體包括如下步驟:
(1)、基體的清洗
用砂紙對金屬基體進(jìn)行打磨拋光后，然后將金屬基體置于溫度為80-90°C、濃度為60g/L的氫氧化鈉水溶液中除油，直到油除盡為止，然后用去離子水清洗，再將除油后的金屬基體在質(zhì)量百分比濃度為5%的稀硝酸水溶液中室溫活化lmin，取出后用去離子水清洗干凈，用密封膠帶將金屬基體待鍍鍍鋅層的反面進(jìn)行絕緣封閉待用；
所述的金屬基體為2cm*5cm的厚度為200um的銅片；
(2)、將清洗干凈的金屬基體當(dāng)做電鍍的陰極，接入直流電源的負(fù)極，待鍍鍍鋅層的一面對準(zhǔn)陽極，用鋅板做陽極，接入直流電源的正極，在用于形成厚的鍍鋅層的鍍鋅液中控制溫度為30°C、pH值6、電流密度為ΙΟΑ/dm2，電流效率為100%條件下進(jìn)行電鍍35min，即在金屬基體的待鍍鍍鋅層的一面得到一層厚100 μ m的鍍鋅層。
[0017]上述所得的帶有厚100 μ m的鍍鋅層的金屬基體銅片經(jīng)觀察，鍍鋅層整體平整，金屬基體銅片沒有彎曲，由此表明鍍鋅層沒有非常明顯的內(nèi)應(yīng)力存在。
[0018]對照實施例1
一種用于形成厚的鍍鋅層的鍍鋅液，按每升計算，其原料組成及含量如下所示:
氯化鋅60g/L
氯化鉀200g/L
硼酸30g/L
組合光亮劑10g/L
余量為水；
所述的組合光亮劑中，按質(zhì)量比計算，芐叉丙酮:苯甲酸鈉:平平加為2:3:17 ;
上述的一種用于形成厚的鍍鋅層的鍍鋅液的制備方法，具體包括如下步驟:
將氯化鋅、氯化鉀、硼酸和組合光亮劑先用少量水溶解，然后用水進(jìn)行定容，即得到用于形成厚的鍍鋅層的鍍鋅液。
[0019]利用上述的一種用于形成厚的鍍鋅層的鍍鋅液形成厚的鍍鋅層的方法，具體包括如下步驟:
(1)、基體的清洗
用砂紙對金屬基體進(jìn)行打磨拋光后，然后將金屬基體置于溫度為80-90°C、濃度為60g/L的氫氧化鈉水溶液中除油，直到油除盡為止，然后用去離子水清洗，再將除油后的金屬基體在質(zhì)量百分比濃度為5%的稀硝酸水溶液中室溫活化lmin，取出后用去離子水清洗干凈，用密封膠帶將金屬基體待鍍鍍鋅層的反面進(jìn)行絕緣封閉待用； 所述的金屬基體為2cm*5cm的厚度為200um的銅片；
(2)、將清洗干凈的金屬基體當(dāng)做電鍍的陰極，接入直流電源的負(fù)極，待鍍鍍鋅層的一面對準(zhǔn)陽極，用鋅板做陽極，接入直流電源的正極，在用于形成厚的鍍鋅層的鍍鋅液中控制溫度為30°C、pH值6、電流密度為ΙΟΑ/dm2、電流效率為100%條件下進(jìn)行電鍍35min，即在金屬基體的待鍍鍍鋅層的一面得到一層厚99.8 ym的鍍鋅層。
[0020]上述所得的一面帶有厚99.8 μπι的鍍鋅層的金屬基體銅片經(jīng)觀察，鍍鋅層整體光亮，但金屬基體銅片發(fā)生嚴(yán)重彎曲，說明鍍鋅層具有很高的應(yīng)力，鍍鋅層的邊緣位置有嚴(yán)重的鋅枝晶，說明邊緣部分的電流密度過大。這種現(xiàn)象說明，不含有柔軟劑和有機溶劑的用于形成厚的鍍鋅層的鍍鋅液，在高電流密度下雖然得到的厚鍍鋅層，但不能滿足金屬基體銅片對鍍鋅層的要求。
[0021]通過上述實施例1和對照實施例1進(jìn)行對比，可以看出用添加了柔軟劑和有機溶劑的用于形成厚的鍍鋅層的鍍鋅液進(jìn)行電鍍，所得的一面具有厚的鍍鋅層的金屬基體銅片平整，無明顯鍍層彎曲現(xiàn)象，說明鍍鋅層的內(nèi)應(yīng)力大大降低，鍍鋅層的邊緣位置鋅枝晶的生長得到有效抑制，由此表明添加了柔軟劑和有機溶劑的用于形成厚的鍍鋅層的鍍鋅液在ΙΟΑ/dm2的電流密度下，其微觀分布均勻性