硫酸盐电镀锌光亮剂的研究+文献综述(2)
5.致 谢27
6.参考文献.28
1.绪论
1.1 金属锌的性质和保护作用
锌的相对原子质量65.38，密度7.14g/cm3，熔点419℃，是应用最广泛的有色金属之一。锌是两性金属，即能同酸又能同碱发生化学反应而生成盐，并析出氢。由于氢在锌上的超电势很高。故纯锌实际上很难进行上述反应，只有当锌中含有杂质时，上述反应才能以明显的速度进行。锌在空气中几乎不发生变化。70%以上的锌是通过湿法即电沉积的方法获得的。锌不仅以电化学方法生产，其主要用途也是电化学工程，广泛用于电镀行业[17]。
锌在大气中以及绝大多数其他介质条件下都具有相当高的负电位。除个别情况（例如高于70℃的热水中）之外，锌的电势都比铁的电势要负， 因此，在绝大多数的介质条件下， 锌对于铁来说都属于阳极镀层， 能对钢铁制品起到电化学保护作用。由此， 锌被广泛用来作为防止钢铁制品锈蚀的防护层。考虑到锌在使用介质中不够稳定，可对钢铁制品表面的锌镀层进行钝化处理， 延长锌层对钢铁制品的保护寿命。由于锌的这一特性，锌经常作为钢铁保护的牺牲阳极， 用于腐蚀防护中[18]。
锌除了具有较好的防护性能，由于其镀液稳定， 容易镀出具有一定光泽的镀层， 经过处理后有悦目的外观，因此也被用来作为装饰性镀层使用。且锌与涂料的结合也很好，可涂色处理。经过铬酸处理后锌镀层表面形成钝化膜， 在大气中有良好的稳定性。经过钝化处理也可以赋予锌镀层各种色彩， 不仅对基体有保护作用， 更有理想的装饰效果[17]。
锌镀液相对于铬、镉等镀种毒性小，对于环境污染小，其镀液也相对稳定，成本低，资源上也不困难，防护与装饰效果俱佳，已经成为目前电镀行业中的最大镀种[19]。
1.2 硫酸盐电镀锌的工艺及影响因素
1.2.1 镀锌工艺的种类
(1) 传统电镀锌工艺
传统电镀锌生产工艺流程[3,5]：上线一电解酸洗一水洗—电解碱洗—热水洗一弱酸洗—电镀锌—水洗—钝化一高压水洗—热水洗(加封闭剂)一烘干—收线一检验—分类包装一入库。
(2) 光亮电镀锌工艺
光亮镀锌工艺和传统电镀锌生产工艺流程相同，不同的是前者在镀液中添加了光亮添加剂。
1.2.2 光亮镀锌溶液的组成
(1) 硫酸锌
硫酸锌是光亮镀锌溶液的主盐，主要提供Zn2+ ，其质量浓度为450～550 g/L，如含量过低，将影响电流密度上限，使电流密度下降。含量过高，虽然可以提高允许电流密度，但因溶解度限制会引起结晶，而且会促使阴极极化下降，结晶核心的生成速度变慢，引起镀层晶粒粗大[8]。
(2) 硼酸
硼酸作为缓冲剂加入，主要是保持光亮镀锌溶液的pH控制在3.0～5.0。硼酸的电离度很小，当阳极上由于氢气的析出而使pH上升，可电离供应氢离子，保持溶液一定的酸度。硼酸不参与电极过程，除被钢丝带出外，没有其他的消耗，其缓冲能力在15g/L时就有作用，超过50L会饱和沉淀，故质量浓度一般控制在20～30 g/L。
(3) 光亮剂
光亮添加剂是由载体光亮剂、主光亮剂、辅助光亮剂等有机物混合配制而成。载体光亮剂主要是选择脂肪醇中羟基上的活性氢与环氧乙烷的取代物，其亲水基由醚键和羟基两者组成，基于分子一端的羟基只有一个，故主要由醚键来发挥亲水效果。主光亮剂是选择水溶性较好的接有羟基或磺化基团的C8，C9以上的高分子醛和酮，芳磺酸有良好的水溶性，诸如邻甲基苯磺酸、对苯磺酸、间苯磺酸和萘磺酸系列对镀层都有一定的光泽效果[6]。辅助光亮剂能扩大光亮电流密度范围，改善高温时镀层晶体结构，提高镀层性能，提高镀液分散能力和深镀能力。好的光亮添加剂，不但有好的水溶性、好的特性吸附作用，还应有好的耐盐性和好的增容性。光亮剂的耐盐性是指能在主盐浓度很高的溶液中保持自己的碳键结构稳定的能力。耐盐性越高越好，主盐浓度高，电流密度允许的范围大，沉积速度快，能有效提高线速度，增加产量。光亮剂耐盐性差易造成镀层发黄、发灰、不亮，耗用量增大等缺陷，常见镀槽液面上有深褐色油状物，这就是光亮剂耐不住主盐浓度而析出的结果，从而造成光亮剂失效[7]。光亮剂的增容性，是指能结合更多芳酮类物质得以增加有效成分。