专利名称：一种锌及锌铁合金电镀光亮剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种锌及锌铁合金电镀光亮剂，可同时用作钢铁零件表面电镀锌及锌铁合金的添加剂，属金属材料表面处理技术领域。
背景技术：
腐蚀与防腐关系到经济发展和人民生命安全，表面工程技术是解决机械零部件及材料腐蚀与防护最经济有效的手段和方法。
镀锌作为钢铁的防护性镀层，得到了广泛应用。为了满足对零部件或材料性能更高要求，国内外都加大了对Zn-Fe、Zn-Ni、Sn-Zn、Zn-Co、Zn-Mn、Zn-Cr、Zn-Ti、Zn-Co-Cr、Zn-Co-Fe、Zn-Ni-P、Zn-Fe-P等锌基合金镀的研究与应用，其中锌铁合金因具有最好的性价比，已在汽车、建筑、电力等众多行业普遍应用。
国内外目前只有单一用于锌或锌铁合金电镀的光亮剂，尚没有能够同时用于锌和锌铁合金电镀的光亮剂，使该类光亮剂的应用受到了较大限制，也给使用者带来极大不便。如成都高新电镀环保工程研究所开发的ZF系列添加剂，对于电镀锌铁合金来说是非常好的光亮剂，但是却不能用于镀锌工艺，因此在推广及应用方面受到了较大限制。此外，现有锌或锌铁合金电镀光亮剂还存在使用工艺复杂、稳定性与安全性不好、综合成本偏高等缺点。
发明内容
本发明的目的是克服现有锌铁合金电镀光亮剂的不足，提供一种能够同时用于锌和锌铁合金电镀、工艺简单稳定、综合成本低的光亮剂。
本发明的技术方案是该锌及锌铁合金电镀光亮剂是由苄叉丙酮、表面活性剂、高级脂肪醇与环氧乙烷的缩合物、乙醇与水组成的水溶液，其中苄叉丙酮的浓度为10～30g/L，表面活性剂的浓度为70～130g/L，高级脂肪醇与环氧乙烷的缩合物的浓度为80～120g/L，其余为乙醇和水，苄叉丙酮与乙醇的质量比为1∶10～1∶20，高级脂肪醇与环氧乙烷的质量比为1∶10～1∶25。
表面活性剂包括非离子型表面活性剂与离子型表面活性剂，非离子型表面活性剂与离子型表面活性剂的质量比为3∶1~10∶1。非离子型表面活性剂可以是壬基酚聚氧乙烯醚、聚乙二醇、OP乳化剂中的任一种，离子型表面活性剂可以是十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠中的任一种，高级脂肪醇可以是十八天然脂肪醇、十六天然脂肪醇中的任一种。具体应用时，可根据实际条件和需要，具体选择给定表面活性剂和高级脂肪醇中的任一种。
本发明中加入镀液中的锌及锌铁合金光亮剂的量，锌及锌铁合金光亮剂中苄叉丙酮、表面活性剂、高级脂肪醇与环氧乙烷的缩合物的浓度，以及苄叉丙酮与乙醇的质量比、非离子型表面活性剂与离子型表面活性剂的质量比、高级脂肪醇与环氧乙烷的质量比，都可根据实际需要，在给定范围内选定。
本发明的锌及锌铁合金电镀光亮剂，可以采用以下工艺制备先按10~30g/L先称量苄叉丙酮，倒入10~20倍质量的分析纯或化学纯无水乙醇中，搅拌至完全溶解后混合均匀，得到制备苄叉丙酮的无水乙醇溶液；再按80~120g/L的总量、1∶10~1∶25的质量比，称量高级脂肪醇与环氧乙烷并将它们混合，以无水氯化铝、无水氯化锌或硫酸为缩合剂，在室温下进行缩合反应，得到高级脂肪醇与环氧乙烷的缩合物；然后按70~130g/L的量称量表面活性剂(以3∶1~10∶1的质量比配比非离子型表面活性剂与离子型表面活性剂)，与制备好的高级脂肪醇与环氧乙烷缩合物一起，倒入2~4倍质量的蒸馏水或去离子水中，加热至80~90℃，搅拌至完全溶解后自然冷却；将该冷却后的溶液与苄叉丙酮的无水乙醇溶液混合均匀，最后用蒸馏水或去离子水定容至100％体积，得到锌及锌铁合金电镀光亮剂。
本光亮剂可在各种锌及锌铁合金电镀工艺流程中应用。如；镀锌工艺的镀液组成及操作条件可为ZnCl260~120g/L、KCl 160~250g/L、本发明电镀光亮剂15~30mL/L、pH值4.5~6.0、阴极电流密度1~2A/dm2、温度15~35℃。锌铁合金电镀工艺的镀液组成及操作条件可为ZnCl260~120g/L、KCl 160~250g/L、FeSO4·7H2O 4~12g/L、抗坏血酸0.5~1.5g/L、本发明电镀光亮剂15~30mL/L、pH值3.5~5.5、阴极电流密度1~2A/dm2、温度15~35℃。该工艺可得到纯锌镀层和铁含量为0.2~0.8％(质量百分比)的锌铁合金镀层，电流效率为97~100％，沉积速率为20~30μm/h。
本发明选择可同时适应锌与锌合金的物质作为其组成物，通过苄叉丙酮使镀层快速出光与整平，通过非离子型表面活性剂和离子型表面活性剂提高镀液的分散能力与扩大光亮范围(尤其是在低电流区起光亮作用)，通过高级脂肪醇与环氧乙烷缩合物和乙醇对苄叉丙酮进行乳化和增溶的作用，因此，不仅能够同时用于锌和锌铁合金电镀工艺，而且镀层性能与镀液性能不低于同类产品，此外还具有工艺简单、稳定、易操作、环境友好、安全、综合成本低等优点。
具体实施例方式
下面结合实施例对本发明的实质作进一步说明。
实施例1该锌及锌铁合金电镀光亮剂是含苄叉丙酮10g/L、乙醇150mL/L、非离子型表面活性剂聚乙二醇和离子型表面活性剂十二烷基苯磺酸钠总量为100g/L(非离子型表面活性剂聚乙二醇与离子型表面活性剂十二烷基苯磺酸钠的质量比为3∶1)、载高级脂肪醇十六天然脂肪醇与环氧乙烷的缩合物100g/L(高级脂肪醇十六天然脂肪醇与环氧乙烷的质量比为1∶20)的水溶液。
该锌及锌铁合金电镀光亮剂用于对钢板进行局部镀锌中。将钢板在进行电镀之前进行除锈、除油、活化等前处理后，放入ZnCl280g/L、KCl 200g/L、本发明电镀光亮剂20mL/L、pH值为在5.5的电镀液中进行电镀，控制电流密度为1.2A/dm2、室温下电镀25分钟后取出，得到外观均匀光亮的锌镀层，然后进行常规硅酸盐蓝白钝化处理，经中性盐雾试验出白锈时间超过100小时。
实施例2该锌及锌铁合金电镀光亮剂是含苄叉丙酮30g/L、乙醇600mL/L、非离子型表面活性剂聚乙二醇和离子型表面活性剂十二烷基硫酸钠总量为130g/L(非离子型表面活性剂与离子型表面活性剂十二烷基硫酸钠的质量比为10∶1)，高级脂肪醇十八天然脂肪醇与环氧乙烷的缩合物总量为120g/L(高级脂肪醇十八天然脂肪醇与环氧乙烷的质量比为1∶25)的水溶液。
该锌及锌铁合金电镀光亮剂用于对对空压机上某钢管零部件进行整体电镀Zn-Fe合金工艺中。将钢管在进行电镀之前进行除锈、除油、活化等前处理后，放入ZnCl2100g/L、KCl 230g/L、FeSO4·7H2O10g/L、抗坏血酸1.2g/L、本发明电镀光亮剂15mL/L、pH值为4的电镀液中进行电镀，控制电流密度为1.8A/dm2、室温下电镀40分钟后取出，得到外观均匀光亮的Zn-Fe合金镀层，镀层中铁含量为0.5％，镀层进行常规硅酸盐蓝白钝化处理后，经中性盐雾试验出白锈时间超过40小时，超过了空压机生产企业的质量要求(30小时即可达到国家标准)。
实施例3该锌及锌铁合金电镀光亮剂是含苄叉丙酮20g/L、乙醇200mL/L、非离子型表面活性剂OP乳化剂和离子型表面活性剂十二烷基苯磺酸钠总量为70g/L(非离子型表面活性剂OP乳化剂与离子型表面活性剂十二烷基苯磺酸钠的质量比为5∶1)，高级脂肪醇十六天然脂肪醇与环氧乙烷的缩合物总量为80g/L(高级脂肪醇十六天然脂肪醇与环氧乙烷的质量比为1∶10)的水溶液。
该锌及锌铁合金电镀光亮剂用于对钢机壳进行整体镀锌中。将钢机壳在进行电镀之前进行除锈、除油、活化等前处理后，放入ZnCl290g/L、KCl 220g/L、本发明电镀光亮剂30mL/L、pH值为5的电镀液中进行电镀，控制电流密度为1.5A/dm2、室温下电镀30分钟后取出，得到外观均匀光亮的锌镀层，然后进行常规硅酸盐蓝白钝化处理，经中性盐雾试验出白锈时间超过60小时。
权利要求
1.一种锌及锌铁合金电镀光亮剂，其特征是由苄叉丙酮、表面活性剂、高级脂肪醇与环氧乙烷的缩合物、乙醇与水组成的水溶液。
2.根据权利要求1所述的锌及锌铁合金电镀光亮剂，其特征是所述的锌及锌铁合金光亮剂中，苄叉丙酮的浓度为10～30g/L，表面活性剂的总浓度为70～130g/L，高级脂肪醇与环氧乙烷的缩合物的浓度为80～120g/L，其余为乙醇和水，苄叉丙酮与乙醇的质量比为1∶10～1∶20。
3.根据权利要求1或2所述的锌及锌铁合金电镀光亮剂，其特征是高级脂肪醇与环氧乙烷的质量比为1∶10～1∶25，高级脂肪醇可以是十八天然脂肪醇、十六天然脂肪醇中的任一种。
4.根据权利要求1或2所述的锌及锌铁合金电镀光亮剂，其特征是表面活性剂包括非离子型表面活性剂与离子型表面活性剂。
5.根据权利要求4所述的锌及锌铁合金电镀光亮剂，其特征是表面活性剂中非离子型表面活性剂与离子型表面活性剂的质量比为3∶1～10∶1，非离子型表面活性剂可以是壬基酚聚氧乙烯醚、聚乙二醇、OP乳化剂中的任一种，离子型表面活性剂可以是十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠中的任一种。
全文摘要
本发明涉及一种锌及锌铁合金电镀光亮剂，主要用作钢铁零件表面电镀锌及锌铁合金的添加剂，属金属材料表面处理技术领域。该电镀光亮剂是由苄叉丙酮、表面活性剂(包括非离子型表面活性剂与离子型表面活性剂)、高级脂肪醇与环氧乙烷的缩合物、乙醇与水组成的水溶液，能够同时用于锌和锌铁合金电镀工艺，而且镀层性能与镀液性能不低于同类产品，具有工艺简单、稳定、易操作、环境友好、安全、综合成本低等优点。
文档编号C25D3/02GK101063220SQ200710065899
公开日2007年10月31日 申请日期2007年5月22日 优先权日2007年5月22日
发明者张英杰, 范云鹰, 胡进光, 章江洪 申请人:昆明理工大学