適合于白鈍和蘭白鈍化的堿性鋅酸鹽鍍鋅工藝
前言
堿性鋅酸鹽鍍鋅工藝具有鍍液組成簡單、結(jié)晶細(xì)致、鍍層易于彩色和黑色及軍綠色鈍化，鍍層的彩色鈍化膜不易變色，以及電鍍廢水處理簡單等優(yōu)點(diǎn)。近年來經(jīng)過廣大電鍍界同仁的不懈努力，該工藝的各項(xiàng)性能有了長足的進(jìn)步，尤其是近年來各種新型堿性鋅酸鹽光亮劑的問世，使該工藝的深鍍能力和均鍍能力及鍍層光亮度，均比氰化物鍍鋅和老的堿性鋅酸鹽鍍鋅工藝（以DPE+BPC(48%)等為添加劑的工藝）有了很大提高。新型高性能堿性鋅酸鹽鍍鋅工藝，特別適應(yīng)于白鈍和蘭白鈍化，能比較好地解決白鈍化和蘭白鈍易發(fā)黃的缺陷。
1. 堿性鋅酸鹽鍍鋅光亮劑
堿性鋅酸鹽鍍鋅的關(guān)鍵是研制開發(fā)合適的添加劑，只有有了性能優(yōu)異的添加劑，才能有高性能的堿性鋅酸鹽鍍鋅工藝。LAN-2006高性能環(huán)保鋅工藝是21世紀(jì)最新無氰鍍鋅技術(shù)之一，較好地解決了因鍍層高光亮、鍍層厚度過高造成的脆性問題，鍍層的厚度更加均勻，鍍液的耐溫性更佳，可以在較高溫度（在48℃亦能得到光亮及裝飾性鍍層）進(jìn)行生產(chǎn)；該工藝具有優(yōu)秀的低電流區(qū)覆蓋能力及均度能力，高電流區(qū)（4A/d㎡）與低電流區(qū)（0.2 A/d㎡）鍍層厚度比在1.5-2，傳統(tǒng)的堿性鋅酸鹽鍍鋅與氰化鍍鋅比比值一般在3左右，大大地節(jié)省鋅的耗量，節(jié)約成本，對鍍液中的異金屬雜質(zhì)有良好的容忍性。
2. 工藝配方及操作條件
LAN-2005工藝
參數(shù) | 范 圍 | 標(biāo) 準(zhǔn) |
金屬鋅（g/L） | 8-14 | 10 |
氫氧化鈉（g/L） | 100-140 | 120 |
LAN-2006開缸劑（ml/L） | 12-14 | 14 |
LAN-2006光亮劑（ml/L） | 3-6 | 4 |
LAN-2005凈化劑（ml/L） | 0-1 | 1 |
LAN-2005調(diào)節(jié)劑（ml/L） | 2-6 | 4 |
溫度(℃) | 10-50 | 25 |
Dk(A/d㎡) | 0.5-8 | 4 |
1.3 添加劑的主要作用
1.3.1 LAN-2006開缸劑
開缸劑主要由大分子聚胺類化合物和聚尿類化合物組成，可使得鍍層高低電流密度區(qū)光澤均勻，鍍層的均鍍能力和覆蓋能力優(yōu)良，鍍液中開缸劑含量的多少會(huì)直接影響高電流區(qū)與低電流區(qū)鍍層的厚度比值，并影響鍍層的內(nèi)應(yīng)力，開缸劑主要使鍍層產(chǎn)生壓內(nèi)力，可在寬范圍內(nèi)調(diào)節(jié)鍍層的走位，光亮和延展性，消耗量為80-120mL/KAH。鍍厚鋅（≥25μM）時(shí)，可適當(dāng)提高開缸劑用量。
1.3.2 LAN-2006光亮劑
光亮劑由吡啶衍生物與 的合成物及適量聚乙烯亞胺衍生物等組成。主要作用是提高鍍層的光亮度，但此類物質(zhì)在鍍液中的含量過高時(shí)，會(huì)產(chǎn)生張應(yīng)力，易產(chǎn)生條紋，適當(dāng)?shù)拈_缸劑與光亮劑的匹配可使鍍層應(yīng)力降為最低，消耗量60-100 mL/KAH。
LAN-2006凈化劑主要由含硫化物和含巰基的有機(jī)化合物組成，用于提高鍍層的光亮度，消除中低電流區(qū)發(fā)暗的現(xiàn)象，排除少量金屬雜質(zhì)的影響，用量由雜質(zhì)的多少和水的硬度來決定。
3. 堿性鋅酸鹽鍍鋅溶液中雜質(zhì)的控制
氫氧化鈉最好選用精制級，工業(yè)級的要求純白無雜色，略帶黃色或淡紅色的氫氧化鈉最好不用【1】。鋅陽極應(yīng)選用高純度的鋅錠，一般為0#鋅錠，W（Zn）≥99.95%，低純度的鋅陽極雜質(zhì)含量較高，會(huì)產(chǎn)生各種各樣的電鍍故障，特別是蘭白鈍化或白鈍更會(huì)帶來致命的影響。氧化鋅的純度要求99.9%，其中W（Pb）≤0.002%，W(Ca)≤0.005%。
配制鍍液可采用溶鋅法，水質(zhì)最好是去離子水，井水等高硬度水源是不能使用的。鍍液最好采用連續(xù)過濾，采用連續(xù)過濾不僅能大大減小光亮劑，開缸劑的消耗量，同時(shí)對保證鍍層獲得良好的蘭白鈍化外觀和白鈍化外觀是至關(guān)重要的。
4．幾種鍍鋅溶液的鍍液和鍍層性能比較
我們對氰化物鍍鋅，以DPE+BPC（48%）等為添加劑的堿性鍍鋅及本工藝就鍍液性能，鍍層性能力等幾個(gè)方面進(jìn)行了簡單比較，見表1和表2。
表1 鍍層性能比較表
鍍層種類 試驗(yàn)項(xiàng)目 | DPE+BPC（48%）等 堿性鋅酸鹽工藝 | 氰化物鍍鋅 | 本工藝 | |
表面狀態(tài) | 光亮細(xì)致 | 光亮細(xì)致 | 光亮細(xì)致 | |
金相結(jié)構(gòu) | 柱狀結(jié)晶 | 纖維柱狀結(jié)晶 | 柱狀結(jié)晶 | |
顯微硬度HV | 82—105 | 70—91 | 80—95 | |
含氫量ml/1000g | 4.0 | 2.5 | 3.0 | |
含碳量% | 0.45 | 0.25 | 0.35 | |
與基體結(jié)合力 | 25um 200℃加熱2小時(shí)冷卻無起泡脫皮開裂 | 25um 200℃加熱2小時(shí)冷卻無起泡脫皮開裂 | 25um 200℃加熱2小時(shí)冷卻無起泡脫皮開裂 | |
鍍層脆性 | 彎曲90° | 無裂紋 | 無裂紋 | 無裂紋 |
反復(fù)彎曲90° | 無裂紋 | 無裂紋 | 無裂紋 | |
反復(fù)彎曲多次直至斷裂 | 不脫落 | 不脫落 | 不脫落 | |
耐磨性能 | 5%鹽霧試驗(yàn)24小時(shí) | 5%鹽霧試驗(yàn)24小時(shí) | 5%鹽霧試驗(yàn)24小時(shí) | |
白鈍化性能 | 評為1—2級 | 評為1—2級 | 評為1—2級 | |
白鈍后發(fā)黃 | 好 | 好 | ||
蘭白鈍外孔 | 易發(fā)黃 | 好 | 好 | |
實(shí)踐表明，新型堿性鋅酸鹽工藝不論其鍍液和鍍層性能都已達(dá)到或部份已超過了氰化物鍍鋅，LAN—2005堿性鋅酸鹽鍍鋅，宜于接受各種鈍化，需要特別指出的是本工藝所獲鍍導(dǎo)層十分適合于進(jìn)行蘭白鈍化和白鈍化，蘭白鈍化和白鈍化的外觀已非常接近氰化物鍍鋅。
工藝品流程：化學(xué)除油→水洗→水洗→水洗→酸洗→水洗→水洗→電解除油→水洗→水洗→活化→水洗→水洗→堿性鋅酸鹽鍍鋅→水洗→水洗→出光→水洗→蘭白鈍化或白鈍化→水洗→水洗→80℃熱水燙干→快速干燥
三價(jià)鉻蘭白鈍化：BW—38A 15g/L ； BW—38B 1g/L
HNO3 2.5—3.5 ml/L ； PH 1.8-2.5
溫度 10—35℃ ； T 10—20s
白鈍化: BDJ白鈍劑 40—50 g/L ； PH 3.5—4.5
溫度 10—35℃ ； T 5—15s
要使堿性鍍鋅的蘭白鈍化或白鈍化外觀感良好，必須保持鍍液本身干凈（最好連續(xù)過濾），同時(shí)注意鍍層的光亮一般即可，通過良好的出光來保證鍍層潔白外觀，清潔水的硬度不能過高，熱水燙后快速干燥。當(dāng)然配制鈍化液最好用純水（去離子水），井水等高硬度水源是絕對不允許使用的，否則會(huì)大大影響鍍層的外觀色調(diào)。另外，堿性鋅酸鹽白鈍或蘭白鈍的外觀要好，還可以cong 以下三個(gè)方面著手：1.鍍層出光后盡量白，即和使用光亮劑體系有關(guān)；2.在硝酸出光液中加入添加劑使出光后比普通硝酸出光更白一些；3.對鈍化進(jìn)行改進(jìn)，添加能增白的成分，減少白鈍化和蘭白鈍發(fā)黃的概率。
表2 鍍液性能比較
鍍液種類 電鍍液性能 | DPE+BPC（48%）等的鍍液 | 氰化物鍍鋅液 | 本工藝鍍液 |
Dk范圍(A/d㎡) | 0.5-5 | 0.5-5 | 0.5-8 |
溫度范圍（℃） | 10-40 | 10-40 | 10-50 |
分散能力（以高低區(qū)鍍層比值計(jì)） | 2.5-3 | 3-3.5 | 1.5-2 |
深鍍能力 | 35 | 34 | 40 |
hk0.5-5A/d㎡ | 65 | 81 | 75 |
沉積速度um/小時(shí) | 25-30 | 30-38 | 30-35 |
溶液成本元/L | 0.8-0.9 | 1.2-1.5 | 0.9-1.2 |
電鍍液維護(hù)要求 | 較高 | 一般 | 較高 |
對前處理要求 | 嚴(yán)格 | 一般 | 嚴(yán)格 |
電鍍液的穩(wěn)定性 | 穩(wěn)定 | 穩(wěn)定 | 穩(wěn)定 |
廢水處理 | 調(diào)節(jié)pH沉淀 | 困難 | 調(diào)節(jié)pH沉淀 |
鍍液毒性 | 基本無毒 | 劇毒 | 基本無毒 |
對環(huán)境的影響 | 很小 | 很大 | 很小 |
在測定高電流區(qū)（4 A/d㎡）與低電流區(qū)（0.2 A/d㎡）鍍層厚度比值時(shí)，影響比值的因素很多，例如，氫氧化鈉含量，鋅離子含量，異金屬和有機(jī)雜質(zhì)，鍍液溫度均有影響，對其影響最大的是開缸劑，光亮劑的配比及含量，因此可以通過測此比值來確定鍍液中的開缸劑，光亮劑等添加劑的增減。
5. 結(jié)論
（1）LAN-2006工藝具有優(yōu)異性能，各項(xiàng)指標(biāo)幾乎全部達(dá)到或超過了氰化物鍍鋅。
（2）LAN-2006工藝適合于進(jìn)行白鈍化和蘭白鈍化，較好地解決了白鈍化和蘭白鈍膜易發(fā)黃的毛病，為更好地推廣堿性環(huán)保鋅，提供了可靠保障。
參考文獻(xiàn)
1.周長虹.陳松.淺談堿性鋅酸鹽鍍鋅光亮劑.電鍍與環(huán)保.2006.26（6）；10
