硫酸鹽鍍鋅和氯化物鍍鋅的通用光亮劑

梁新中

（山東魯光(聊城)電鍍技術(shù)有限公司，山東 聊城 252000）

硫酸鹽鍍鋅和氯化物鍍鋅的通用光亮劑

梁新中

（山東魯光(聊城)電鍍技術(shù)有限公司，山東 聊城 252000）

介紹了硫酸鹽鍍鋅及氯化物鍍鋅的光亮劑組成，總結(jié)了2種工藝的共同點(diǎn)，并給出了典型鍍液組成及工藝參數(shù)。指出鉀鹽鍍鋅用的主光亮劑亞芐基丙酮和多醛類衍生物Z-100同樣可用于硫酸鹽鍍鋅之中，2種鍍鋅體系的輔助光亮劑組成基本一致。在傳統(tǒng)硫酸鋅–硼酸高速鍍鋅體系鍍液中加入硫酸鈉和氯化鉀，可成為滾掛通用的硫酸液鍍鋅液，具有出光快、光亮度好、鈍化膜不變色的優(yōu)點(diǎn)。

鍍鋅；硫酸鹽；氯化物；光亮劑

1 前言

硫酸鹽鍍鋅在我國最早可追溯到上世紀(jì)30年代，當(dāng)時在上海設(shè)廠，主要用于鍍鐵絲。氯化物鍍鋅最早應(yīng)用的是氯化銨–氨三乙酸體系。上世紀(jì)60年代以上海為龍頭，面向全國推廣，目的是變有氰為無氰，雖做法可取，但實(shí)際效果并不理想。其原因是該工藝復(fù)雜，穩(wěn)定性差，鍍鋅質(zhì)量不如含氰鍍鋅。然而當(dāng)時全國還是有不少企業(yè)采用了該工藝。

雖然硫酸鹽鍍鋅與氯化物鍍鋅是2種不同的體系，但是，上世紀(jì)80年代初引入我國的氯化物鍍鋅主光亮劑──亞芐基丙酮，在上世紀(jì)90年代末也被成功用于硫酸鹽鍍鋅中，取得了與氯化物鍍鋅相同的高光亮度，并迅速獲得普及應(yīng)用。

2 氯化物鍍鋅光亮劑

上世紀(jì)80年代末，氯化物鍍鋅以其高光亮度的美麗外觀而被認(rèn)可后，一度占到鍍鋅業(yè)70%的市場份額，光亮劑生產(chǎn)商如雨后春筍般出現(xiàn)在大江南北，造成了氯化物鍍鋅光亮劑名目繁多，配方各異。但其組成大致可分為 3個部分，即主光亮劑、載體光亮劑和輔助光亮劑。

2. 1 主光亮劑

主光亮劑是在氯化物鍍鋅工作液中使鍍鋅層結(jié)晶細(xì)致、平整性好、光亮的物質(zhì)。這類物質(zhì)主要是芳香酮及芳香醛。從上世紀(jì)80年代開始到90年代前期，使用最多的是亞芐基丙酮，一般稱之為氯化物鍍鋅的第一代主光亮劑，其用量在0.2 ～ 0.4 g/L。若用量過高，鍍層光亮度雖高但脆性增大；若用量過低，光亮度差，平整性也不好。上世紀(jì)90年代中期采用較多的主光亮劑是鄰氯苯甲醛，它被稱為第二代主光亮劑，具有比亞芐基丙酮更快的出光速度，光亮度也更好，因而迅速取代了亞芐基丙酮一半以上的份額。近幾年又出現(xiàn)了第三代主光亮劑──多醛類衍生物(代號Z-100)。與前兩代所不同的是，Z-100屬于水基型主光亮劑，不需要載體光亮劑助溶就能直接溶于水，使用方便，易管理。

2. 2 載體光亮劑

一般采用聚醚類非離子表面活性劑。它有2個作用：一是助溶主光亮劑，以上提到的第一、第二代主光亮劑均為油溶性物質(zhì)，在載體光亮劑的助溶作用下才能有效地均勻分散在鍍液中；二是增大陰極極化，改善分散能力，使鍍層結(jié)晶細(xì)致。被選用較多的是脂肪醇聚氧乙烯醚，或是烷基酚聚氧乙烯醚及壬基酚聚氧乙烯醚。早期采用硫酸磺化，但因濁點(diǎn)低而被淘汰。后采用氨基磺酸–尿素磺化，濁點(diǎn)達(dá)到60 °C以上。再后來又出現(xiàn)了焦亞硫酸鈉–順酐磺化的無色載體光亮劑，濁點(diǎn)可達(dá)80 °C以上?，F(xiàn)流行的鄰氯苯甲醛無色主光亮劑均采用后者配制。載體光亮劑的優(yōu)劣由乳化性、耐鹽度及濁點(diǎn)3個方面所決定。減少載體光亮劑的用量，即減少了鍍鋅層的有機(jī)夾雜，有利于鍍層質(zhì)量的提高；反之則不好。

2. 3 輔助光亮劑

其主要作用是與主光亮劑及載體光亮劑協(xié)同作用，改善鍍鋅液的綜合性能。它不僅可以增大陰極極化度，使鍍層更均勻，而且可以擴(kuò)大光亮電流密度范圍，使鍍液的分散能力更好。另外，輔助光亮劑還能起到防止高電流密度區(qū)鍍層燒焦，低電流密度區(qū)鍍層發(fā)霧的作用。

輔助光亮劑一般采用不飽和芳香族羧酸或芳香磺酸鹽等，常見的是以苯甲酸鈉、肉桂酸、亞甲基二萘磺酸鈉(NNO)、煙酸等多種成分配制而成。

2. 4 組合光亮劑配方

氯化物鍍鋅組合光亮劑包含上述 3個組成部分。優(yōu)秀的組合光亮劑主要取決于載體光亮劑的優(yōu)劣及合成方法。典型配方如下：

3 硫酸鹽鍍鋅光亮劑

早期的硫酸鹽鍍鋅用于簡單的線材、帶材鍍鋅。由于采用單鹽成分，因此鍍液的分散能力和覆蓋能力都很差。當(dāng)時采用明膠、糊精、阿拉伯樹脂等作增亮劑，改善了鍍液的性能，但只能起到細(xì)化鍍層結(jié)晶的效果，而達(dá)不到全光亮。上世紀(jì)90年代后期，對硫酸鹽鍍鋅光亮劑的深入研究取得了突破，采用亞芐基丙酮作為主光亮劑可使鍍層達(dá)到鏡面光亮，從而得到推廣應(yīng)用。

3. 1 主光亮劑

如上所述，硫酸鹽鍍鋅的主光亮劑仍然采用芳香酮類的亞芐基丙酮及多醛類衍生物(Z-100)，它們在氯化物鍍鋅中有效，而在硫酸鹽鍍鋅中應(yīng)用同樣能獲得全光亮的鍍層。但鄰氯苯甲醛不能用于硫酸鹽鍍鋅，否則產(chǎn)生灰白色的鍍層。

3. 2 載體光亮劑

在硫酸鹽鍍鋅體系中，載體光亮劑的選擇范圍比氯化物鍍鋅窄得多。脂肪醇聚氧乙烯醚效果較差，一般不被采用。壬基酚聚氧乙烯醚效果較好，為了提高濁點(diǎn)及耐鹽性，須經(jīng)過氨基磺酸–尿素磺化后使用。

3. 3 輔助光亮劑

與氯化物鍍鋅使用的輔助光亮劑基本相同，用量也很接近，其作用也是擴(kuò)大陰極電流密度、細(xì)化結(jié)晶、提高分散能力。

3. 4 組合光亮劑配方

4 硫酸鹽鍍鋅及氯化物鍍鋅的工藝配方

4. 1 硫酸鹽鍍鋅工藝

4. 1. 1 高速線材、帶材鍍鋅

高速線材、帶材鍍鋅為單鹽硫酸鋅–硼酸型鍍液，由于使用的電流密度較大，沉積速度較快，線速高達(dá)30 ～ 40 m/min時仍能獲得光亮平滑的鍍鋅層。工藝配方如下：

4. 1. 2 通用掛、滾鍍鋅

通用硫酸鹽鍍鋅是在單鹽硫酸鋅的基礎(chǔ)上引入硫酸鈉和氯化鉀，從而改善鍍液的綜合性能，提高分散能力和覆蓋能力，平衡高低電流密度區(qū)的極化差，使沉積速率更好。典型配方為：

通用硫酸鹽鍍鋅工藝?yán)^承了高速硫酸鹽鍍鋅沉積速度快的優(yōu)點(diǎn)，40 s就能見光亮。如達(dá)到與氯化物鍍鋅相同的亮度與厚度，硫酸鹽鍍鋅只需氯化物鍍鋅一半的時間，生產(chǎn)效率提高一倍，是值得推廣應(yīng)用的工藝。

就鍍層質(zhì)量而言，硫酸鹽鍍鋅的藍(lán)白鈍化和彩色鈍化都優(yōu)于氯化物鍍鋅，特別是彩色鈍化，不會發(fā)生彩鈍膜發(fā)烏、變色的現(xiàn)象。

4. 2 氯化物鍍鋅

氯化物鍍鋅可分為氯化銨鍍鋅、氯化鉀鍍鋅和氯化鈉鍍鋅 3種，上述氯化物鍍鋅的光亮劑均可應(yīng)用于其中。氯化銨鍍鋅的廢水處理困難，電鍍過程中有氨氣逸出，會嚴(yán)重腐蝕電鍍設(shè)備，現(xiàn)已基本被淘汰。氯化鈉鍍鋅的均鍍能力差，濁點(diǎn)、耐鹽性都不佳，故應(yīng)用較少。氯化鉀鍍鋅應(yīng)用最多，通常所說的氯化物鍍鋅一般都是指鉀鹽鍍鋅，光亮劑也都是按鉀鹽鍍鋅來設(shè)計的。

在生產(chǎn)應(yīng)用中，氯化銨鍍鋅的可操作性最好，氯化鉀鍍鋅次之，氯化鈉鍍鋅最差。鉀鹽鍍鋅的典型配方如下：

5 結(jié)語

以上述光亮劑的選擇及工藝配方的選定來看，硫酸鹽鍍鋅與氯化物鍍鋅看似 2種不同的體系，但實(shí)際上有很多相同之處，如通用硫酸鹽鍍鋅中會引入氯化鉀，鉀鹽鍍鋅的第一代主光亮劑亞芐基丙酮及第三代主光亮劑多醛類衍生物 Z-100都能用于硫酸鹽鍍鋅，輔助光亮劑的選擇更是基本一致。

硫酸鹽鍍鋅與氯化物鍍鋅的光亮劑通用與否完全取決于載體光亮劑的選擇。脂肪醇聚氧乙烯醚較適用于鉀鹽鍍鋅，而不適用于硫酸鹽鍍鋅。壬基酚聚氧乙烯醚及磺化或酯化的烷基酚聚氧乙烯醚既可用于鉀鹽鍍鋅，也可用于硫酸鹽鍍鋅。

即使是同一種光亮劑，在鉀鹽鍍鋅中的出光速度遠(yuǎn)不如在硫酸鹽鍍鋅中的出光速度快，其時間幾乎相差一倍，但電流密度幾乎也相差一倍。正因?yàn)殡娏髅芏雀撸猿龉馑俣瓤?，沉積速率快，電鍍時間也就相應(yīng)縮短。就生產(chǎn)效率而言，通用硫酸鹽鍍鋅是目前最好的，出光快，光亮度佳，彩色鈍化膜不變色，是值得推廣的工藝。

[ 編輯：溫靖邦 ]

General brightener for both sulfate and chloride zincplating //

LIANG Xin-zhong

The compositions of brighteners for sulfate and chloride zinc plating were introduced. The similarities between sulfate and chloride zinc plating processes were summarized. The typical bath compositions and technological parameters of the two processes were presented. Benzylideneacetone and the polyaldehyde derivative Z-100, commonly used as primary brightener in potassium chloride zinc plating bath are also applicable to sulfate zinc plating bath. The compositions of auxiliary brightener are almost the same for both sulfate and chloride systems. A universal sulfate zinc plating bath which is generally suitable for both rack and barrel plating can be prepared by adding Na2SO4and KCl to the conventional ZnSO4–H3BO3bath used for high-speed plating, and it features fast brightening rate, good brightness, and untarnished passivation film.

zinc plating; sulfate; chloride; brightener

TQ153.15

A

1004 – 227X (2012) 06 – 0016 – 03

Author’s address:Shandong Luguang (Liaocheng) Electroplating Technique Co., Ltd., Liaocheng 252000, China

2011–08–22

2011–10–17

梁新中（1957–），男，山東聊城人，工程師，從事表面處理工作近30年。

作者聯(lián)系方式：(Tel) 13706351198。