耐高电流密度的酸性锌镍电镀液及其应用研究

耐高电流密度的酸性锌镍电镀液及其应用研究

本发明涉及一种耐大电流密度酸性锌镍电镀液及其应用。

背景技术：

：对于汽车零部件的防护，传统的方法是表面镀锌，但电镀锌层的腐蚀速度太高，特别是随着汽车零部件对耐腐蚀性能的要求越来越高，传统的电镀锌层已经不能满足要求，而是采用锌镍合金电镀。锌镍合金镀层具有优良的耐腐蚀性能，在同等条件下是锌镀层的5倍以上，且氢脆敏感性小，焊接性和韧性好。由于锌镍合金的这些特点，人们对它的研究越来越多，国外在70年代就已应用于大规模生产。电镀锌镍合金主要有酸性和碱性溶液体系。 碱性体系在较大的电流密度范围内分散性能好、合金成分均匀，但其电流效率低、易引起氢脆、实施过程中气味大、镀液不易控制且有老化现象，排出的废水处理困难。酸性体系电流效率高，成本比碱性体系低50%，钢基体的氢脆相对较小​​，电镀废水处理简单，镀液不存在老化现象，因此酸性体系得到了较快的发展。但目前的酸性溶液体系存在以下明显的缺陷：（1）电镀过程中常使用氯化铵来维持溶液的pH值和电导率，增加了废水处理的难度；（2）电镀过程中一般采用空气搅拌和连续过滤装置，镀液表面会产生大量泡沫层，使其溢出镀槽，严重影响生产； （3）电镀过程中，高、低电流区镀层中镍的比例不均匀，在电流密度大于4A/dm2时甚至容易烧损。

技术实现要素：本发明的目的是针对目前酸性锌镍合金存在的不足，提供一种耐大电流密度的酸性锌镍电镀液及其应用。该电镀液可在0～3A/dm2较宽的电流密度范围内电镀，镀层中镍含量比例均匀，可承受超过5A/dm2的电流密度而不烧损。本发明所采用的技术方案是：一种耐大电流密度的酸性锌镍电镀液，由以下原料组成：耐大电流密度的酸性锌镍电镀液中，醇胺化合物的结构通式为：通式中，R1代表H或C1～C4烷基；R2代表H、-CH3、-CH2OH、-、-、-；R3代表C1～C5亚烷基。 所述耐大电流密度酸性锌镍电镀液中，所述导电盐为氯化钾、氯化钠、硫酸钾、硫酸钠中的至少一种；所述耐大电流密度酸性锌镍电镀液中，所述pH缓冲剂为硼酸、硼酸盐、醋酸、醋酸盐、柠檬酸、柠檬酸盐中的至少一种；所述耐大电流密度酸性锌镍电镀液中，所述光亮剂为苄炔丙酮、二苄叉丙酮、芳香丙酮、甲基萘丙酮、甲基萘丙酮、邻氯肉桂酸、邻氯苯甲醛、肉桂酸、香豆素、聚乙二醇、三乙醇胺中的至少一种。 所述的耐大电流密度酸性锌镍电镀液，其中所述络合剂为苹果酸、葡萄糖酸、酒石酸钠、柠檬酸钠、葡萄糖酸钠、酒石酸钾、柠檬酸钾、葡萄糖酸钾、酒石酸铵、苹果酸铵、柠檬酸铵、葡萄糖酸铵、单乙醇胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺中的至少一种。

一种电镀锌、镍的方法，是采用上述耐大电流密度酸性锌镍电镀液对基体进行电镀。本发明的有益效果是：耐大电流密度酸性锌镍电镀液不含氯化铵，降低了废水处理的难度，采用新型复合添加剂，润湿性能好，起泡性能低，即使采用空气搅拌、连续过滤装置，也不影响正常生产。在0～3A/dm2较宽的电流密度范围内，镀层镍含量能稳定在一定范围内，很好的提高了高、低区镀层镍含量的均匀性。同时能承受超过5A/dm2的电流密度，不易烧损。具体如下：1、本发明的电镀液不含氯化铵，降低了废水处理的难度，为企业节省了大量的成本； 2、本发明所采用的各类添加剂性能优异，润湿性好，即使在空气搅拌和连接过滤装置的情况下也不会产生大量气泡； 3、本发明中含有醇胺类化合物的添加剂的技术效果是改善镀层中镍含量比例不均匀的现象，使镀层中镍含量在0～3a/dm2较宽的电流密度范围内保持稳定，能承受超过5a/dm2的大电流而不烧损，表现出较为优异的性能。 具体实施方式 一种耐高电流密度酸性锌镍电镀液，由以下原料组成： 进一步优选地，耐高电流密度酸性锌镍电镀液，由以下原料组成： 优选地，在耐高电流密度酸性锌镍电镀液中，醇胺类化合物的结构通式为： 通式中，R1代表H或C1-C4烷基；R2代表H、-CH3、-CH2OH、-、-、-； R3代表C1-C5亚烷基；所述烷基或亚烷基为直链或支链烷基链；进一步优选的，所述通式中，R1代表H、甲基、乙基、正丙基或异丙​​基，R2代表H、-CH2OH或-，R3代表亚甲基或亚乙基。

优选地，在耐大电流密度的酸性锌镍电镀液中，导电盐为氯化钾、氯化钠、硫酸钾、硫酸钠中的至少一种；优选地，在耐大电流密度的酸性锌镍电镀液中，pH缓冲剂为硼酸、硼酸盐、醋酸、醋酸盐、柠檬酸、柠檬酸盐中的至少一种；优选地，在耐大电流密度的酸性锌镍电镀液中，光亮剂为苄炔丙酮、二苄叉丙酮、芳香丙酮、甲基萘酮、甲基萘酮、邻氯肉桂酸、邻氯苯甲醛、肉桂酸、香豆素、聚乙二醇、三乙醇胺中的至少一种。 优选的，所述的耐大电流密度酸性锌镍电镀液中，络合剂为苹果酸、葡萄糖酸、酒石酸钠、柠檬酸钠、葡萄糖酸钠、酒石酸钾、柠檬酸钾、葡萄糖酸钾、酒石酸铵、苹果酸铵、柠檬酸铵、葡萄糖酸铵、单乙醇胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺中的至少一种。电镀锌镍的方法，是采用上述耐大电流密度酸性锌镍电镀液对基体进行电镀，电镀方法为：化学高温除油→水洗→阳极电解→水洗→酸洗→水洗→超声波除油→水洗→阳极电解→水洗→盐酸活化→水洗→电镀酸性锌镍→水洗→钝化→水洗→封孔→烘干。 优选的，所述电镀锌镍的方法，电镀参数为：电流密度0～3a/dm2(不为0a)，pH值5.2～5.8，电镀时间30min～60min，电镀温度30℃～40℃。下面通过具体实施例对本发明的内容作进一步详细的说明。

除非另有说明，实施例中所用原料均可从常规商业来源获得。实施例1：实施例1的耐高电流密度酸性锌镍电镀液由以下原料组成：40g/l氯化锌、90g/l氯化镍、200g/l导电盐、60g/l pH缓冲剂、1ml/l光亮剂、12ml/l络合剂、10g/l醇胺化合物(醇胺化合物通式中，R1为H、R2为-CH2OH、R3为乙烯)，余量为蒸馏水。导电盐、pH缓冲剂、光亮剂和络合剂所用原料为上述公开的原料，为本领域的常规技术。本发明实施例和对比例所用的导电盐、pH缓冲剂、光亮剂和络合剂的组成相同。 对比例1：对比例1的锌镍电镀液，其原料组成为：40g//l氯化锌、90g/l氯化镍、200g//l导电盐、60g//l pH缓冲剂、1ml/l光亮剂、12ml/l络合剂，余量为蒸馏水。实施例2：实施例2的耐高电流密度酸性锌镍电镀液，其原料组成为：50g/l氯化锌、100g/l氯化镍、210g/l导电盐、50g/l pH缓冲剂、1ml/l光亮剂、12ml/l络合剂、10g/l醇胺化合物(醇胺化合物通式中，R1为H、R2为-CH2OH、R3为乙烯)，余量为蒸馏水。 对比例2： 对比例2的锌镍电镀液由以下原料组成：50g/l氯化锌，100g/l氯化镍，210g/l导电盐，50g/l pH缓冲剂，1ml/l光亮剂，12ml/l络合剂，余量为蒸馏水。

应用例1：采用实施例1的锌镍电镀液在267ml赫尔槽中进行电镀试验。基体材料为标准钢，尺寸为100mm*60mm，电镀条件为电流密度1a，电镀时间10min，温度35℃，pH值5.4。采用XDL型X荧光镀层测厚仪（德国公司）测量镀层镍含量。以标准片水平面中心线为起点画一条直线，以左边界为起点分别测量2cm、4cm、6cm、8cm、9cm处的镍含量，了解高、低电流区镀层镍含量。同时观察以标准片左边界1cm处电流大小为起点5.1a/dm2处的电镀状态及充气状态下镀液产生气泡的情况。 结果表明：从电镀过程中的通气状态来看，镀液产生的气泡很少，证明此镀液具有低起泡性能。观察标准片各个区域亮度都比较高，没有烧焦现象。不同电流区域标准片镀层中的镍含量如表1所示，高、低电流区域镍含量非常均匀。表1实施例1的电镀结果l(距离标准片最左边cm)镀层镍含量(wt％)213.2412.7613.1812.6914.1应用对比例1：采用对比例1的锌镍电镀液进行电镀，电镀方法与应用例1相同。结果表明：从电镀过程的通气状态来看，镀液产生的气泡很少，证明此镀液具有低起泡性能。 观察发现标准片亮度较高，但在标准片左边界左侧，距起点1cm处有轻微烧焦现象。

标准片在不同电流区域镀层中的镍含量如表2所示，高、低电流区域镍含量很不均匀。表2对比例1的电镀结果l(距离标准片最左边的距离，单位为cm)镀层中镍含量(wt％)211.2413.269.8816.6919.1应用例2：采用实施例2的锌镍电镀液进行电镀，电镀方法与应用例1相同。结果表明：从电镀过程的通气状态看，镀液产生的气泡很少，证实此镀液具有低起泡性。观察到标准片各个区域的亮度都比较高，没有烧焦现象。标准片在不同电流区域镀层中的镍含量如表3所示，高、低电流区域镍含量很均匀。 表3 实施例2的电镀结果l(距离标准片最左边cm) 镀层镍含量(wt％) 212.6412.7612.1813.7913.4 应用对比例2： 采用对比例2的锌镍电镀液进行电镀，电镀方法与应用例1相同。结果显示，从电镀过程的通气状态看，镀液产生的气泡很少，证实此镀液的起泡性能低。观察到标准片具有较高的亮度，但在标准片左边界左侧，即距离起点1cm处有轻微的烧焦现象。不同电流区域中标准片镀层中的镍含量如表4所示，高、低电流区域镍含量很不均匀。 表4 对比例2电镀结果 l(距标准片最左边cm) 镀层镍含量(wt%) 210.4412.7611.8815.7918.4 与现有技术相比，本发明具有以下优点：1、本发明电镀液中不含氯化铵，降低了废水处理的难度。2、新型复合添加剂润湿性能好，起泡性低，即使采用空气搅拌、接过滤装置，镀液也不会溢出镀槽，影响正常生产。3、在0-3a/dm2的宽电流密度范围内，镀层中镍含量比例均匀，可承受超过5a/dm2的电流密度，不烧损。 当前第1页，共12页

技术特点：

技术摘要

本发明公开了一种耐大电流密度酸性锌镍电镀液及其应用。该耐大电流密度酸性锌镍电镀液由以下原料组成：氯化锌、氯化镍、醇胺化合物、导电盐、pH缓冲剂、光亮剂、络合剂和水。还公开了使用该耐大电流密度酸性锌镍电镀液进行电镀的方法。该耐大电流密度酸性锌镍电镀液不含氯化铵，降低了废水处理难度。采用新型复合添加剂，润湿性能好，起泡性低，即使采用空气搅拌、连续过滤装置也不影响正常生产。在0～3A/dm2的宽电流密度范围内，镀层镍含量可以稳定在一定范围内，大大提高了高、低区镀层镍含量的均匀性。同时可承受超过5A/dm2的电流密度，不易烧损。

技术研发人员：浦海利 周扬良 彭华

受保护的技术用户：

技术开发日：2018.04.20

技术发布日期：2018.09.25