快速电镀锌的方法.doc

快速电镀锌的方法 (2008-09-13 16:40:07)
标签：镀件 电镀锌 电镀液 溶液 zncl2 杂谈 
分类：问题讨论
快速电镀锌的方法
常用的镀锌电镀液为弱酸性，与溶液中的[Zn2+]相比，[H+]仍然较大，在镀件表面存在着氢与锌的共析现象。氢气的生成妨碍锌原子的紧密排列，影响着锌的电沉积速度，因此镀层易成为蓬松的海绵状。另外，课堂演示要等待15分钟方可见到结果，不利于组织教学。
笔者曾多次试改镀液的配方，效果好的是以Na2ZnO2为主的碱性电镀液，用4．5V的电池组，不附加电阻，镀件单侧面不小于5cm2，以控制电流密度。通电10秒钟，镀件上出现明显的银白色镀层；30秒时取出镀件，表面为浅灰色，用软布擦拭，即成为光亮的银白色。溶液稳定，反应迅速，现象明显，重复性好，这些特点能满足课上演示实验和学生实验的要求。
镀液的配制
在大烧杯中放入浓的ZnCl2溶液(潮解形成的亦可)20m1，在不断搅拌的情况下缓慢加入浓度为15％的NaoH溶液。当大量的白色沉淀Zn(OH)2生成以后，继续缓慢(最后改为滴加)加入浓碱液，不断搅拌，使沉淀物大部分溶解，生成Na2ZnO2。当所剩沉淀不多时，停止加入碱液，以沉淀物的存在显示碱不过量，这是配液的关键，因为在强碱溶液中锌不能稳定存在。待烧杯中的溶液静置以后，倾取上层清液，即为镀锌电镀液，测其pH值为13；槽镀、刷镀均可，用毕装瓶，胶塞封存，隔年可再用。因[H+]降到很小，排除了氢的共析因素，锌原子在镀件表面的排列快而不乱。
硫锌-30硫酸盐镀锌光亮剂

以硫锌-30为光亮剂的新型线材电镀工艺，保留了原有工艺中主盐成份基本不变，舍去了“阿拉伯胶、桃胶、硫脲”等成份，改善提高了溶液的阴极极化能力和分散能力，提高了镀层的致密度，镀液稳定，工作范围宽，提高了线材的光亮度。
一、推荐配方
     硫酸锌：       250 ~ 400  克/升
     硼  酸：        30 ~ 40   克/升
    硫锌-30：        14 ~ 18  毫升/升
P H值 ：         3 ~ 5.5
   电流密度：        4 ~ 10 安培/分米2
     温  度：            10 ~ 70 ℃
  阴极电流效率       大于95%

   二、注意事项 
1、        配槽时硼酸一定要用沸水溶解，其它盐用50℃温水溶解后混合、冷却，去除沉渣后，再加入计量的光量剂，新配槽以上限为宜。
2、        前处理酸洗槽中可加入缓蚀剂，以防线材过于腐蚀，但禁用硫脲。
3、        溶液有高位槽循环过滤效果最佳。
4、        线材的直径、线速度、被镀根数，电流强度是相互因果的关系，应根据实际生产取最佳值。

4　添加剂的选择及控制
4. 1　添加剂的质量问题
氯化物镀锌添加剂远比酸铜、亮镍光亮剂简单得 多,随便找个公开配方配来也能用,故生产者多如牛 毛,加之低价抢市场,实际质量差别很大,优质的并不多,有些实际不能用。亲见某厂新上6 000 L镀槽镀超 市推车大件,赊来的低价添加剂配出来就无法镀,笔者 现场观察发现,霍尔槽试片光亮范围很窄,镀层又黄又 花又起条纹,本人也无法将劣质添加剂从镀液中分离 出来。后来该厂又是加锌粉又加活性炭处理,换用优质添加剂仍不行,最后分文未挣到,亏了6万多元收摊子。
笔者实践经历较多,对任何工艺坚持眼见为实。曾对添加剂主要组分苄叉丙酮、苯甲酸钠、扩散剂NNO (亚甲基二萘磺酸钠)、烟酸等分别用霍尔槽三点法测定其对分散能力的影响,发现除NNO能提高分散能力 外,其余都降低分散能力,但NNO却降低阴极电流效率。所以,一个良好配方的组分含量是很考究的。
另一个影响质量的关键是原材料质量。例如,主 光剂苄叉丙酮只要质量差,镀层必易灰雾且产生严重 条纹。笔者用氯化钾镀锌光亮剂,认为自配价值不大 (酸铜与亮镍光亮剂则自配更好用、好调),也是叫生产 单位按我指定的原材料供应商供货,单独为我定做的 (价高点应属正常),从不用任何劣质化工材料。
质量的另一差异在于辅助光亮剂的选择与配比。笔者公开的加0. 04 g/L丁炔二醇能显著提高深镀能力 的发现,据说已被一些添加剂生产厂商认同,而折算比 例后加入到商品中。
所以,采用一种添加剂前应先作霍尔槽试验确定效果好后再加入大槽,切不可轻信宣传及盲目乱用。
4. 2　主光剂的选择
最先都用苄叉丙酮作主光剂,后来发展出苄叉丙酮与邻氯苯甲醛混合型及全邻氯苯甲醛型。用邻氯苯 甲醛,光亮剂配制成本低、起光快、光亮性好,但存在至 少两大弱点:其一、彩钝层附着力很差,故只适于镀蓝 白锌与白锌;其二、邻氯苯甲醛抗氧化性很差,很易在 镀液中被氧化为邻氯苯甲酸,镀液不稳定。若氧化除 铁后几乎消耗殆尽,应按新开缸量补加。笔者服务过 的厂用过混合型,因同一镀槽产品又要镀蓝白锌又要镀彩锌,彩钝后达不到原用户要求的色泽既鲜艳用手 指使劲擦也不允许脱膜的高要求,使用不到一星期,借 氧化除铁时彻底去除,仍恢复全苄叉丙酮型。
4. 3　光亮剂的使用
(1)光亮剂并非万能。充分发挥其作用的前提是 镀液组分及pH值等条件调整得当。如氯化钾过少,无 论如何补加A剂均达不到良好深镀能力;硼酸过少如前述反映出的诸多问题也不能只靠光亮剂解决。
(2)坚持勤加少加的原则。对于任何光亮剂都适 用的这一原则,尽管已宣传了几十年,至今不少厂仍采 用“狠吃一顿再饿几天”的办法。对任何滚镀或采用空气搅拌的挂镀,笔者一贯主张采用高位桶、用医用输液件连续滴加的方法,以免质量大起大落。光亮剂过少过多都有害无益。
(3)浓度适中的苄叉丙酮光亮剂,冬天塑料桶底带有大量结晶析出,务必连桶一起置于液温超过80℃的 热水中泡0. 5 h以上,摇匀溶解好后再加,否则上部清液主光剂少而载体多,加入后更易造成表面活性剂积 累过多而产生一系列副作用。
(4)用久了的镀液因主光剂电解消耗快而表面活 性剂仅因镀层夹附及带出损耗而必然积累过多,用活性炭也无法去除。办法之一是:若仅亮度不足时,可购 买优质苄叉丙酮或邻氯苯甲醛,用酒精溶解后在不断 搅拌下直接补加入槽中(先试应补加量)。此时因镀液 中表面活性剂及载体光亮剂含量早已大于形成胶团、胶束的临界浓度,照样能对苄叉丙酮起分散、增溶作用而使其溶解。
(5)与氰化镀锌相比,氯化物镀锌与锌酸盐镀锌层因夹附有机物,造成镀层变形时影响晶格自由滑移,所 以镀层厚度超过20μm时脆性明显,加之锌本身即为脆性金属,所以不要寄托希望加入所谓“柔软剂”能使 镀层柔软起来而胡乱加入。