[发明专利]一种锌及锌铁合金电镀光亮工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种锌及锌铁合金电镀光亮工艺，可同时用作钢铁零件表面电镀锌及锌铁合金，属金属材料表面处理技术领域。

技术背景

腐蚀与防腐关系到经济发展和人民生命安全，表面工程技术是解决机械零部件及材料腐蚀与防护最经济有效的手段和方法。

镀锌作为钢铁的防护性镀层，得到了广泛应用。为了满足对零部件或材料性能更高要求，国内外都加大了对Zn-Fe、Zn-Ni、Sn-Zn、Zn-Co、Zn-Mn、Zn-Cr、Zn-Ti、Zn-Co-Cr、Zn-Co-Fe、Zn-Ni-P、Zn-Fe-P等锌基合金镀的研究与应用，其中锌铁合金因具有最好的性价比，已在汽车、建筑、电力等众多行业普遍应用。

国内外目前只有单一用于锌或锌铁合金电镀的光亮剂及光亮工艺，尚没有能够同时用于锌和锌铁合金电镀的光亮剂及光亮工艺，使该类光亮剂的应用受到了较大限制，也给锌或锌铁合金电镀工作带来极大不便。如成都高新电镀环保工程研究所开发的ZF系列添加剂，对于电镀锌铁合金来说是非常好的光亮剂，但是却不能用于镀锌工艺，因此在推广及应用方面受到了较大限制。此外，现有锌或锌铁合金电镀光亮工艺还存在使用工艺复杂、稳定性不好、电镀综合成本偏高等缺点。比如，为了保持镀液pH值的稳定，现有酸性锌或锌铁合金电镀工艺大都要添加硼酸，而硼酸的使用不仅增加了原料成本，而且硼酸在添加时需要用热水溶解，给生产带来不便，另外硼酸还容易与镀液中的锌离子形成白色沉淀，给生产带来不利影响。

发明内容

本发明的目的是克服现有锌铁合金电镀光亮工艺的不足，提供一种能够同时用于锌和锌铁合金电镀、无需使用硼酸、工艺简单稳定、综合成本低的光亮工艺。

本发明的技术方案是：按普通锌或锌铁合金电镀的前处理及后处理工艺，配制氯化物体系锌或锌铁合金电镀液，然后在镀液中加入由苄叉丙酮、表面活性剂、高级脂肪醇与环氧乙烷的缩合物、乙醇与水混合组成的锌及锌铁合金光亮剂，将工件除锈、除油、活化等前处理后，放入加有锌及锌铁合金光亮剂的电镀液中，保持镀液pH值为3.5～6、电流密度为1～2A/dm²、温度为15～35℃，电镀20～40分钟，然后将工件取出，进行钝化处理，得到表面镀有锌或锌铁合金的工件。

在镀液中加入锌及锌铁合金光亮剂的加入量为15～30mL/L。在锌及锌铁合金光亮剂中，苄叉丙酮的浓度为10～30g/L，表面活性剂的浓度为70～130g/L，高级脂肪醇与环氧乙烷的缩合物的浓度为80～120g/L，其余为乙醇和水；非离子型表面活性剂可以是壬基酚聚氧乙烯醚、聚乙二醇、OP乳化剂中的任一种，离子型表面活性剂可以是十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠中的任一种，高级脂肪醇可以是十八天然脂肪醇、十六天然脂肪醇中的任一种；苄叉丙酮与乙醇的质量比为1：10～1：20，非离子型表面活性剂与离子型表面活性剂的质量比为3：1～10：1，高级脂肪醇与环氧乙烷的质量比为1：10～1：25。

本发明的锌及锌铁合金电镀光亮剂，可以采用以下工艺制备：先按10～30g/L先称量苄叉丙酮，倒入10～20倍质量的分析纯或化学纯无水乙醇中，搅拌至完全溶解后混合均匀，得到制备苄叉丙酮的无水乙醇溶液；再按80～120g/L的总量、1：10～1：25的质量比，称量高级脂肪醇与环氧乙烷并将它们混合，以无水氯化铝、无水氯化锌或硫酸为缩合剂，在室温下进行缩合反应，得到高级脂肪醇与环氧乙烷的缩合物；然后按70～130g/L的量称量表面活性剂(以3：1～10：1的质量比配比非离子型表面活性剂与离子型表面活性剂)，与制备好的高级脂肪醇与环氧乙烷缩合物一起，倒入2～4倍质量的蒸馏水或去离子水中，加热至80～90℃，搅拌至完全溶解后自然冷却；将该冷却后的溶液与苄叉丙酮的无水乙醇溶液混合均匀，最后用蒸馏水或去离子水定容至100％体积，得到锌及锌铁合金电镀光亮剂。

本发明镀锌工艺的镀液组成及操作条件可为：ZnCl₂60～120g/L、KCl160～250g/L、锌及锌铁合金光亮剂15～30mL/L、pH值4.5～6.0、阴极电流密度1～2A/dm²、温度15～35℃。此条件下，电镀电流效率可达到97～100％，沉积速率可达到20～30μm/h。