氯化钾酸性镀锌载体光亮剂的研制

氯化钾酸性镀锌载体光亮剂的研制

摘要氯化钾镀锌由于镀液中不含有络合剂，所以对光亮剂性能要求比较高，氯

化钾镀锌光亮剂按作用分主要有三种：主光亮剂、载体光亮剂、辅助光亮剂。本

次实验主要是载体光亮剂的研制实验，通过大量的实验，得到的实验配方使镀液

浊点达到63℃，与辅助光亮剂配合使用可得到较好的高温性能。镀液的分散能力、覆盖能力也都与某公司产品性能相近。为了能得到较为优良的镀液性能，本

文还对氯化钾镀锌相关的工艺条件进行了了一定的讨论。

关键词: 载体；光亮剂；镀锌

Research on carrier brightener based on acidic potassium

chloride zinc plating

Abstract It need super performance for brightener because it contains no complex compound. The brightener for potassium chloride zinc plating according to its function can mainly class into the following three kinds: main brightener, carrier brightener, subsidiary brightener. The main purpose for this experiment is study on carrier brightener. Through lots of experiment a carrier brightener has a high temperature tolerance when combine with subsidiary brightener was obtained, which its cloud point can sustain until 63 ℃. The throwing power and covering power for the plating solution are similar to an existing product of one company. In order to achieve a excellent performance, the relevant process conditions for potassium chloride zinc plating were also discussed.

Key words: Carrier；Brightener；Zinc plating

1绪论

1.1镀锌及其发展

锌镀层的外观才呈清白色，标准电极电位为-0.76V，易溶于酸，也溶于碱，是典型的两性金属。锌在干燥的空气中几乎不发生变化，锌腐蚀的临界湿度大于70%，因此在腐蚀性大气中能与二氧化碳和氧作用生成一层主要由碱式碳酸锌组成的薄膜，这层膜有一定的缓蚀作用；锌与硫化氢等含硫化合物起反应生成硫化锌；锌易受氯离子浸蚀，故在海水中不稳定[1]。

锌在密闭或通风不良，空气潮湿的条件下，与非金属材料的挥发物(低分子的羧酸、醛、酚、氨等)接触时，锌易遭腐蚀，生成白色疏松的腐蚀产物，俗称“白霜”。锌在高温、高湿、密闭条件下，与胶木、油漆、木材释放的挥发物接触，锌有生长细丝单晶的倾向，俗称“长毛”。

由于锌资源丰富，因此价格便宜；另外锌的标准电位比铁负，对铁而言是阳极性镀层，能提供可靠的电化学保护（但是在70℃的热水中，锌的电位却比铁的电位要正，这样在如热交换器之类的材料就必须要求锌层要厚并且要没有空隙）。锌镀层经铬酸盐处理后非但能够得到漂亮的外观，而且还能大大提高其抗腐蚀的能力。因这些关系，所以锌是电镀金属中用量最大的一种金属，据粗略估计，它在电镀总量中占据的份额要达到60%以上，可说是最量大面广的镀种。

在电镀史上，镀锌是最早被研究的镀种之一。1807～1827年间就开始了电镀锌的研究工作。1827年开始在铁钉上采用镀锌。第一个镀锌专利发表于1852年，随后1855年提出了氰化镀锌专利，1921年Blum氏发明的氰化镀锌才真正具有工业使用价值，后来又有了氰化镀锌光亮剂的研究，到19世纪30年代末期氰化镀锌光亮剂以趋于完善，之后氰化镀锌一直占据统治地位直到19世纪60年代初，迄今国内外还有应用[2]。

但由于氰化镀锌中大量使用巨毒的氰化物，其镀液的废水、废气对人类环境造成了严重污染，也已经引起了各方面的重视。对无氰镀锌的研究也就相继出现。

无氰镀锌在19世纪70年代中期发展迅速，当今国内外使用的主要镀锌类型是锌酸盐镀锌、低氰镀锌和弱酸性无氨氯化物镀锌。弱酸性无氨氯化物镀锌在我国应用范围很广，用量非常大。

1.2氯化物镀锌

氯化物镀锌有着电流效率高（95%以上）、槽压低，由于电流效率比氰化镀锌提高了25%左右，而槽压比氰化镀锌降低了25%以上，这样就比氰化镀锌节省用电50%以上。氯化物镀锌的整平性超过光亮氰化镀锌和光亮锌酸盐镀锌，其光亮度比后两者都要佳。经铬酸盐钝化处理后之，其镀层外观可以和镀铬层乱真[3]。

由于其电流效率高，镀液的氢超电压也高。所以能在铸铁件上方便地沉积锌镀层，这一点要比氰化镀锌和锌酸盐镀锌优。另一个优点就是在电镀中逸出的气体少，一般可不装通风设备。而氰化镀锌和锌酸盐镀锌则必须要有通风设备。氯化物镀锌有三种支持电解质。因支持电解质的不同，槽液也就有3大类配方。即氯化氨配方、氯化钾配方、氯化钠配方。[4]氯化氨配方在使用过程中会因温度的升高而使氯化氨分解，析出大量的氨气，对钢材设备的腐蚀性非常严重；另外它还会络合镀液中的铜等杂质离子，增加了废水处理的难度，现已应用很少。而氯化钠镀锌溶液的因其电阻大，对光亮剂的要求又比较高，一般的光亮剂在这种镀液中是很容易被盐析的，温度高时这种现象就更严重；虽然其成本低但维护费用高，这种镀液工艺应用不广。

1.3氯化钾镀锌

1.3.1氯化钾镀锌概述

氯化钾镀锌是在八十年代发展起来的一种光亮镀锌工艺。近20年来，在国内外都得到了较快的发展。国内于氯化钾镀锌光亮剂的研制上在十几年前就达到了国际先进水平，工艺也已基本成熟。

氯化钾镀液的特点：(1)是不含络合剂的单盐镀液，废水极易处理；(2)镀层的光亮性和整平性优于其它镀液体系；(3)电流效率高，沉积速度快；(4)氢过电位低的钢材如高碳钢、铸件、锻件等容易施镀。

不过镀液中氯离子含量大而且镀液弱酸性对设备有一定的腐蚀作用。

1.3.2氯化钾镀锌的原理

氯化钾镀锌因为在镀液中不含有络合剂，锌是以单盐形式存在于镀液中，其电沉积的过程很简单，只是二价的锌离子在阴极表面得到两个电子，锌就被还原析出。阴极上还有少量的氢气放出。

1.3.3镀液中各成分的作用

氯化锌

氯化锌是主盐，是锌离子的供体。氯化锌本身还是一种导电盐，也能增加镀液的电导性，其浓度高，电阻小，槽电压就比较低，能够节省电量。锌离子浓度高时，电流效率也高，容许的电流密度也可大；但过高锌层结晶粗糙，深镀能力变差，而且镀液浊点下降。锌离子浓度低了，电流效率和容许的电流密度也低，但分散能力会相应要好些；过低其深镀能力将降低。在工作中。锌离子有上升趋势，所以在停镀的时候可以把阳极拿出来使锌离子上升趋势减慢。一般应控制在50～100g/L 。

氯化钾

氯化钾是镀液中的支持电解质，对锌有微弱的络合作用，但它主要还是起导