[发明专利]一种环保型无氰碱性镀锌净化添加剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种电镀行业的无氰碱性镀锌，尤其是涉及一种环保型无氰碱性镀锌净化添加剂。

背景技术

锌是世界上使用最为广泛和普遍的镀种之一，电镀锌及锌合金占电镀加工业总量的50％左右，镀锌(合金)层作为防护、装饰性镀层，广泛的应用在汽车、摩托车、日用五金制品、仪器仪表、家用电器等的零部件上，可以说在我们的周围镀锌产品无所不在。

镀锌常规镀种工艺有：氰化镀锌工艺、氯化物镀锌工艺、硫酸盐镀锌工艺、无氰碱性镀锌工艺。氰化镀锌工艺镀层结晶细致、脆性小、抗蚀性能好，工艺抗杂能力强，均镀、深镀能力强，溶液维护容易，为电镀企业广泛采纳，但缺点是使用剧毒的氰化物，安全隐患大。氯化物镀锌工艺中以氯化钾镀锌工艺应用最为广泛，镀层光亮度好，耐高温，电流效率高，是镀锌中常用的镀种，缺点是镀层脆性大，钝化层抗变色能力差，对设备腐蚀性强，镀液处理周期短。硫酸盐镀锌工艺主要用于快速电镀如铁丝、钢带等的防腐性镀锌。无氰碱性镀锌工艺是近十几年发展的新工艺，镀液成分简单，镀层细致，不腐蚀设备，适合自动线操作，但国内工艺普遍存在抗杂质能力差、走位能力弱等缺点。

氯化物及硫酸盐镀锌等酸性镀锌的镀层为柱状沉积结构，氰化镀锌及碱性无氰镀锌等碱性镀锌的镀层为层状沉积结构，碱性镀层防腐能力优于酸性镀层，所以碱性镀锌在防腐镀种中占主导地位。这几年，国家出于安全、环保考虑，加强了对氰化物的控制，氰化镀锌工艺逐步被取缔，完善的碱性无氰镀锌工艺成了氰化镀锌有力的替代工艺。

氰化镀锌工艺采用氰化物为络合剂。氰离子为强络合剂，可以有效的络合除去溶液中的铅、铜、镍、铁等金属杂质，同时和锌络合使镀层结晶细致，同时氰化镀锌工艺容易操作及维护，为电镀企业广泛使用，在上世纪及本世纪初氰化镀锌是镀锌的主要镀种。无氰碱性镀锌溶液主要成分为锌酸钠和氢氧化钠，完全摒弃了氰化物，在各类无机和有机添加剂存在的情况下，可以镀出结晶细致、光亮的镀层。通过十几年的发展，无氰碱性镀锌工艺已发展的非常成熟，各类添加剂、光亮剂的专利和技术也层出不穷，但总体而言，此类工艺对抗杂质的能力还是偏弱，反映在镀液分散和深镀性能不足，镀层防腐能力不够等方面。众所周知，硬水中存在钙、镁离子，氢氧化钠、氧化锌、阳极锌板等原材料中存在铅、铜、镍、铁等金属杂质，生产过程中挂具、工件也不断往镀槽中携带进大量的无机及有机杂质，这些杂质对镀液和镀层性能有很大的干扰和破坏作用；无氰碱性镀锌工艺普遍采用有机胺聚合物做细化剂、走位剂，金属杂质往往会导致有机胺的细化及走位性能下降，并在镀层表面发生电化学及化学反应干扰锌的正常沉积。当金属杂质到达一定量后(一般最高允许量：铅0.003～0.015g/l，铜0.025～0.03g/l，铁0.05～0.1g/l，镍0.1g/l，铬0.003～0.05g/l)镀层将出现发雾、发花、光亮度差，镀液深度能力差、电流效率低等状况，严重时甚至无镀层出现导致镀液报废。为了解决此类难题，工艺开发人员常常通过往镀液中加入大量的有机络合剂，如EDTA、葡萄酸酸钠、三乙醇胺、柠檬酸钠、HEDP等来络合金属杂质，提高镀液抗杂能力。也有采用水玻璃(工业硅酸钠)的报导，如1982年赵常就、黄树坤、曾凌三等在《湖南大学学报》发表的“水玻璃锌酸盐镀锌研究”和2001年张宏在《电镀与涂饰》发表的“水玻璃镀锌工艺改进”论文，及专利CN201310319865公开的一种工业硅酸钠镀锌溶液，工业硅酸钠自身具有一定的表面活性和自净化功能，以此作为锌酸盐镀液的辅助络合剂和表面添加剂，可有效提高锌酸盐镀锌溶液的工艺性能。

有机络合剂络合能力强，会导致废水中金属离子的处理难度加大，且处理后的废水排出后，可能再次络合水中的重金属离子，产生二次污染。工业硅酸钠即泡化碱，又名水玻璃，采用石英砂和纯碱制成，是硅胶、白炭黑、沸石分子筛、偏硅酸钠、硅溶胶、层硅及速溶粉状泡花碱、硅酸钾钠等各种硅酸盐类产品的原料。它本身含有铁、铝等杂质，且用量较大(CN201310319865用量为3～15g/l)，络合能力较弱，很难完全有效除去各类金属离子影响。无氰碱性镀锌工艺采用上述络合剂，虽然可能改善镀液性能，但由于这些化合物的络合能力远不及氰离子，和金属杂质络合后，改变金属杂质的析出电位，可能导致金属杂质和锌共沉积，使得锌镀层性能发生变化。

发明内容

为使无氰镀锌镀液及镀层免除金属杂质影响，本发明提供了一种新型环保型无氰碱性镀锌净化添加剂(简称净化剂)。