一种酸性镀锌电镀液的制作方法

本发明涉及电镀技术领域，具体涉及一种酸性镀锌电镀液。

背景技术：

为了给钢铁制件提供一个耐腐蚀的保护层，则必须在钢铁制件表面上经去油、除绣的清洁工序之后，再利用电化学沉积原理，镀上一层金属层来达到目的。在中国乃至世界范围内，应用最多的是电镀一层金属锌层。因为锌的资源丰富、价格低廉；其次，由于锌的电极电位比铁的要负，对钢铁基体而言，镀锌层属于阳极性镀层，在发生腐蚀时，锌镀层首先溶解、牺牲自己本身来保护钢铁基体。因此，镀锌在电镀总量中应用量最大，达到60％以上，是第一大的镀种。

在电镀锌的工艺上，主要有酸性镀锌工艺和碱性镀锌工艺。酸性镀锌工艺传入中国已四十多年的历史，在此之前，碱性镀锌主导市场，由于碱锌中的氰化物有剧毒，对人体、水源、土壤和环境都会造成较大的危害；与碱性镀锌毒性工艺相比，酸锌在环境友好方面更有利于镀锌工艺的发展，电流效率高(高达95％)，沉积速度快，分散能力好，镀层孔隙率相对较低，有较高的韧性。

酸性镀锌又称氯化物镀锌，我国氯化物镀锌工艺已经发展成为无氰镀锌的主流工艺，然而目前的酸性氯化物镀锌主要存在如下问题：为了与光亮剂成分如芳香醛、芳香酮以及杂环醛和杂环酮等具有很好的协同相容性，酸性氯化物镀锌通常会用到酚类化合物，这些物质会对人体、水源、土壤、环境将造成很大的危害；由于低泡镀液在电镀过程不会影响后续的工艺且使用更方便，低泡镀液是镀锌工艺的发展趋势，但是目前国内制造低泡柔软剂的化工原材料品种少且昂贵，有的需要进口，镀锌成本高。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述技术不足，提出一种酸性镀锌电镀液，该电镀液无毒、无污染、低泡、镀液性能稳定，符合环保要求。

为达到上述技术目的，本发明的技术方案提供一种酸性镀锌电镀液，所述酸性镀锌电镀液包括光亮整平剂，所述光亮整平剂包括光亮整平剂i和/或光亮整平剂ii，所述光亮整平剂i为脂肪酸甲酯乙氧基化物或者其磺酸钠盐和天然醇聚氧烯基醚磺酸钠盐的混合物，所述光亮整平剂ii为2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇醚磺酸钠盐。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：

1、本发明提供的酸性镀锌电镀液中以脂肪酸甲酯乙氧基化物或者其磺酸钠盐和天然醇聚氧烯基醚磺酸钠盐的混合物、2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇醚磺酸钠盐中的一种或两者的混合物作为光亮剂，与传统的酸性镀锌电镀液相比，该电镀液无毒、无污染、废水液容易处理，符合绿色环保的要求；

2、本发明提供的酸性镀锌电镀液，镀液性能稳定，镀层与基体的结合力牢，且耐低温分散性能和耐高温性均较好；

3、与传统的酸性镀锌电镀液相比，本发明提供的酸性镀锌电镀液具有很好的低泡性和抑泡效果。

附图说明

图1为本发明实施例4的电镀液在低温电镀试验下的效果图；

图2为本发明实施例4的电镀液在常温电镀试验下的效果图；

图3为本发明实施例4的电镀液在高温电镀试验下的效果图；

图4为本发明的电镀液的发泡性能测试结果图。

具体实施方式

本实施例提供了一种酸性镀锌电镀液，其包括光亮整平剂，光亮整平剂包括光亮整平剂i和/或光亮整平剂ii，光亮整平剂i为脂肪酸甲酯乙氧基化物或者其磺酸钠盐和天然醇聚氧烯基醚磺酸钠盐的混合物，光亮整平剂ii为2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇醚磺酸钠盐。

在一些优选实施方式中，脂肪酸甲酯乙氧基化物的结构式为：

脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸钠盐的结构式为：

其中，n＝0～7。

在一些优选实施方式中，脂肪酸甲酯乙氧基化物为fmee，脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸钠盐为fmes。

在一些优选实施方式中，天然醇聚氧烯基醚磺酸钠盐为天然醇聚氧乙烯醚磺酸钠盐或天然醇聚氧乙烯-丙烯共聚醚磺酸钠盐，天然醇聚氧烯基醚磺酸钠盐结构式为：

其中，n＝0～7；m＝7～20；

r为c8、c10、c12、c14、c16、c18、c8-10、c12-14、c16-18；即r依次为天然碳八醇、天然碳十醇、天然碳十二醇、天然碳十四醇、天然碳十六醇、天然碳十八醇、天然碳八十醇、天然碳十二十四醇、天然碳十六十八醇。

n代表丙氧基数量，当n＝0时，该聚合物即为天然醇聚氧乙烯醚磺酸钠盐；当n≠0时，该聚合物即为天然醇聚氧乙烯-丙烯共聚醚磺酸钠盐。

在一些优选实施方式中，天然醇聚氧烯基醚磺酸钠盐为正辛醇聚氧乙烯醚磺酸钠盐、正辛醇聚氧乙烯-丙烯醚磺酸钠盐或者琥珀酸单酯钠盐中的任意一种，其中正辛醇聚氧乙烯-丙烯醚磺酸钠盐结构式为：

在一些优选实施方式中，光亮整平剂为光亮整平剂i和光亮整平剂ii的混合物，即由脂肪酸甲酯乙氧基化物或者其磺酸钠盐和天然醇聚氧烯基醚磺酸钠盐的混合物、2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇醚磺酸钠盐两者复配而成。

在一些优选实施方式中，光亮整平剂i和光亮整平剂ii的质量比为1：1～2，即脂肪酸甲酯乙氧基化物或者其磺酸钠盐和天然醇聚氧烯基醚磺酸钠盐的混合物与2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇醚磺酸钠盐按照质量比为1：1～2混合。

在一些优选实施方式中，若为脂肪酸甲酯乙氧基化物与天然醇聚氧烯基醚磺酸钠盐混合，则脂肪酸甲酯乙氧基化物和天然醇聚氧烯基醚磺酸钠盐的质量比为1：5。

在一些优选实施方式中，若为脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸钠盐与天然醇聚氧烯基醚磺酸钠盐混合，则脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸钠盐与天然醇聚氧烯基醚磺酸钠盐的质量比为2：7。

在一些优选实施方式中，脂肪酸甲酯乙氧基化物的含量为95％，余量为去离子水；脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸钠盐的含量为60％，余量为去离子水；天然醇聚氧乙烯醚磺酸钠盐和天然醇聚氧乙烯-丙烯共聚醚磺酸钠盐的含量为75％，余量为去离子水；2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇醚磺酸钠盐的含量为75％，余量为去离子水。

在一些优选实施方式中，酸性镀锌电镀液还包括氯化锌、氯化钾、缓冲剂，其中缓冲剂为硼酸；氯化锌为镀锌液提供锌离子；氯化钾作为镀液的导电盐；为了保证阳极锌板的正常溶解，硼酸用于调节镀液的ph值。

在一些优选实施方式中，酸性镀锌电镀液包括如下组分：

本发明的酸性镀锌电镀液还包括电镀液领域常用的添加剂，包括但不限于辅助光亮剂、扩宽光亮范围的无机盐、防烧焦的化合物中的至少一种。

本发明的辅助光亮剂可以为芳香醛或芳香酮；扩宽光亮范围的无机盐可以为苯甲酸钠或尿素；防烧焦的化合物可以为烟酸或hs-1000(产自德国巴斯夫)；且辅助光亮剂、扩宽光亮范围的无机盐和防烧焦的化合物还可以选择电镀液领域常用的该类型的添加剂。

本实施例还提供了一种酸性镀锌电镀液的制备方法，包括如下步骤：

向氯化锌和硼酸的混合物中加入去离子水，搅拌溶解完全后，向混合液中加入氯化钾，待氯化钾完全溶解后，再向混合液中加入适量的碳粉和锌粉，充分搅拌，混合均匀后过滤，向滤液中加入光亮整平剂，混合均匀后，用去离子水定容，即得成品。

其中，碳粉的含量为1g/l，锌粉的含量为2g/l。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明提供的酸性镀锌电镀液进行进一步详细说明。本发明中所用的实验材料如无特殊说明，均为市场购买得到；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：

本发明的实施例1提供了一种酸性镀锌电镀液，其中光亮整平剂i为fmee和正辛醇聚氧乙烯-丙烯醚磺酸钠盐的混合物，且fmee和正辛醇聚氧乙烯-丙烯醚磺酸钠盐按照质量比2：5混合，该电镀液包括如下组分：

向氯化锌和硼酸的混合物中加入去离子水，搅拌溶解完全后，向混合液中加入氯化钾，待氯化钾完全溶解后，再向混合液中加入1g/l碳粉和2g/l锌粉，充分搅拌，混合均匀后过滤，向滤液中加入光亮整平剂，混合均匀后，用去离子水定容至1l，即得成品。

实施例2：

本发明的实施例2提供了一种酸性镀锌电镀液，其中光亮整平剂ii为2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇醚磺酸钠盐，该电镀液包括如下组分：

采用同实施例1中的制备方法，配制1l酸性镀锌电镀液。

实施例3：

本发明的实施例3提供了一种酸性镀锌电镀液，其中光亮整平剂i为fmes和正辛醇聚氧乙烯-丙烯醚磺酸钠盐的混合物，且fmes和正辛醇聚氧乙烯-丙烯醚磺酸钠盐按照质量比1：7混合；光亮整平剂ii为2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇醚磺酸钠盐，该电镀液包括如下组分：

采用同实施例1中的制备方法，配制1l酸性镀锌电镀液。

实施例4：

本发明的实施例4提供了一种酸性镀锌电镀液，其中光亮整平剂i为fmes和正辛醇聚氧乙烯-丙烯醚磺酸钠盐的混合物，且fmes和正辛醇聚氧乙烯-丙烯醚磺酸钠盐按照质量比2：7混合；光亮整平剂ii为2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇醚磺酸钠盐，该电镀液包括如下组分：

采用同实施例1中的制备方法，配制1l酸性镀锌电镀液。

实施例5：

本发明的实施例5提供了一种酸性镀锌电镀液，其中光亮整平剂i为fmee和正辛醇聚氧乙烯-丙烯醚磺酸钠盐的混合物，且fmee和正辛醇聚氧乙烯-丙烯醚磺酸钠盐按照质量比1：5混合，光亮整平剂ii为2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇醚磺酸钠盐，该电镀液包括如下组分：

采用同实施例1中的制备方法，配制1l酸性镀锌电镀液。

试验例1

本发明的酸性镀锌电镀液的电镀性能试验

1、样品：选择实施例4中制得的酸性镀锌电镀液作为试验样品，同时选择常规的光亮整平剂配制的酸性电镀液作为对照品；

2、试验方法：

(1)低温电镀试验：分别将两种电镀液在5～20℃下进行500mlhullcell试验；

(2)常温电镀试验：分别将两种电镀液在20～35℃下进行500mlhullcell试验；

(3)高温电镀试验：分别将两种电镀液在35～50℃下进行250mlhullcell试验。

3、试验结果：

低温电镀试验结果见图1，由图1可以看出，采用本发明的酸性镀锌电镀液，低温电镀试片比使用常规光亮整平剂高区烧焦范围更小，且高中区试片光亮范围更宽，低区走位更长，说明本发明明显改善了酸性氯化物电镀液的耐低温分散性能；

常温电镀试验结果见图2，由图2可以看出，采用本发明的酸性镀锌电镀液，常温电镀试片比使用常规光亮整平剂光亮范围更宽，走位更长，明显改善了电镀试片的光亮整平性；

高温电镀试验结果见图3，由图3可以看出，采用本发明的酸性镀锌电镀液，高温电镀试片比使用常规光亮整平剂高区光亮范围更宽，且中区发白面积更少，明显改善了酸性氯化物电镀液的耐高温性及镀液的稳定性。

由图1～3可以看出，本发明的酸性镀锌电镀液的耐低温分散性能、耐高温性、镀液的稳定性以及对电镀试片光亮整平性的改善作用均优于常规光亮整平剂配制的电镀液。

试验例2

本发明的酸性镀锌电镀液的发泡性能试验

1、样品：选择实施例1～5中制得的酸性镀锌电镀液作为试验样品，同时选择常规的光亮整平剂配制的酸性电镀液作为对照品；

2、试验方法：将等量的实施例1～5中的试验样品以及对照品分别注入具塞量筒，通过上下各摇30次的摇泡方式进行测试，记录6组电镀液在0min、1min、3min、5min的泡沫高度情况。

3、试验结果：

酸性镀锌电镀液的发泡性能试验结果见图4，由图4可以看出，本发明的酸性镀锌电镀液具有明显的低泡性，且由图4可以看出，在实施例1～5中，实施例4的泡沫高度最低，泡沫消失的最快，说明实施例4中酸性镀锌电镀的抑泡效果最好。

以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。