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1 前言
酸性鍍鋅包括氯化鉀鍍鋅、氯化鈉鍍鋅、銨鹽鍍鋅、硫酸鹽鍍鋅等。其所用光亮劑均為組合型光亮劑,而且組成成分基本相同,在某些情況下,甚至可以通用。當(dāng)然,硫酸鹽鍍鋅工藝由于鹽濃度較高,所以光亮劑的耐鹽性要求較高。現(xiàn)就幾種鍍鋅工藝光亮劑組成、含量、特點(diǎn)等予以介紹,并推薦相應(yīng)的參考配方。
2 酸性鍍鋅光亮劑組成成分
市售酸性鍍鋅光亮劑的配方是保密的,各自配方雖不盡相同,但大同小異,一般均含有以下基本成分:
2.1 主光亮劑
大多是酮類、飽和或不飽和芳香醛、雜環(huán)醛。如芐叉丙酮、鄰氯苯甲醛、對(duì)氯芐叉丙酮、洋茉莉醛、茴香醛等。以上幾種可以使用其中一種,也可以幾種一起使用。一般來講,幾種同時(shí)使用時(shí),若搭配恰當(dāng),效果較好。
主光亮劑能發(fā)揮顯著的光亮作用和整平作用,在鍍液中的含量約為0.2～0.5g/L。含量過低,光亮或整平性不足。含量過高,鍍層產(chǎn)生條紋并發(fā)脆。
2.1.1 芐叉丙酮
芐叉丙酮是目前應(yīng)用最廣泛的主光亮劑原材料,能顯著提高鍍層光亮度和整平性。芐叉丙酮是淡黃色結(jié)晶體,有特殊氣味,不溶于水,易溶于酒精,對(duì)皮膚有刺激性。檢驗(yàn)其純度的方法是,將它溶解在酒清中,溶解后酒精應(yīng)澄清、透明、底部無沉淀。
芐叉丙酮不溶于水,必須靠表面活性劑增溶,才能使其均勻分散到鍍液中,有效地發(fā)揮光亮作用。芐叉丙酮溶解性不好,當(dāng)冬季氣溫較低時(shí),易從光亮劑中析出,可以加入過量酒清。如將其磺化,也可增加自身水溶性。水溶性芐叉丙酮是芐叉丙酮與酒精、對(duì)甲苯磺酸鈉等材料加熱混和溶解的液體。
2.1.2 鄰氯苯甲醛
鄰氯苯甲醛是近年來才開始應(yīng)用于鍍鋅光亮劑的,與芐叉丙酮搭配使用效果較好。該產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)是:鍍層光亮度高、出光速度快。缺陷是易氧化成鄰氯苯甲酸,使鍍鋅溶液不穩(wěn)定。所以,必須采用特定方式加入,以防止氧化。鄰氯苯甲醛低毒,屬危險(xiǎn)品,易燃、易爆,也使其使用受到限制。
2.1.3 對(duì)氯芐叉丙酮
對(duì)氯芐叉丙酮應(yīng)用效果較好,但價(jià)格較貴,其典型合成工藝如下:在裝有回流冷凝管的三口燒瓶中按對(duì)氯苯甲醛∶丙酮=1∶3(摩爾比)的比例投料,攪拌溶解均勻后加入20%的水,再緩慢滴加濃度為10%氫氧化鈉溶液5%。控制溫度在25～31℃之間,加完后,攪拌1h,再用濃度為5%的鹽酸溶液中和過量的氫氧化鈉,使pH值達(dá)到6～7。升溫至60～70℃,并攪拌15min后冷卻,靜止1h,用分液漏斗分出下層油狀物,上層水相用20mL甲苯萃取兩次,萃取液和油狀物合并,用無水Na2SO4脫水、減液、蒸餾即得成品。外觀為黃色晶體。
2 1 4 聚乙二醇
聚乙二醇是非離子型表面活性劑,分子量在4000～6000,黃色蠟狀固體,溶于熱水,有一定粘度,在電鍍過程中可提高陰極極化和鍍液分散能力,是銨鹽鍍鋅良好的光亮劑,添加量應(yīng)控制在1～2g/L左右。過多則造成鍍層中夾雜和增加鍍層脆性,以及鈍化膜變色等不良后果。
2.1.5 硫脲
硫脲是酸性鍍鋅中良好的光亮劑。由于硫脲還能起到掩蔽少量銅、鉛等金屬雜質(zhì)的作用,所以又是鍍液中重金屬雜質(zhì)的凈化劑。
2.1.6 芳香醛
芳香醛是指胡椒醛、香草醛和茴香醛,可以作為酸性鍍鋅的有效主光亮劑。
以胡椒醛為例。胡椒醛作光亮劑時(shí),不能直接加入鍍液中,必須先進(jìn)行化學(xué)處理以增強(qiáng)水溶性。取5份重亞硫酸鈉用少量熱水將其溶解成過飽和溶液,將1份胡椒醛用酒精溶解后加入飽和的重亞硫酸鈉溶液中,不斷攪拌,調(diào)成乳狀,最后用10倍的熱水稀釋才可使用。
2.2 載體光亮劑
載體光亮劑主要作用有三:①溶解主光亮劑,使其均勻分散到鍍液中,起到光亮作用;②增大陰極極化,起輔助光亮劑作用;③降低溶液表面張力,對(duì)陰極表面起潤(rùn)濕作用。
載體光亮劑一般選用大分子量的表面活性劑,例如烷基酚聚氧乙烯醚、烷基醇聚氧乙烯醚、烷基胺聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚以及其它的非離子表面活性劑。它們的突出缺陷是濁點(diǎn)低、鍍液不穩(wěn)定,不能適應(yīng)高溫電鍍的需要。經(jīng)過對(duì)非離子表面活性劑的改進(jìn),合成了新型高溫載體。目前商品化的高溫載體多為表面活性劑的酯化產(chǎn)物或磺化產(chǎn)物等。如平平加0-15加OP-21硫酸酯鈉鹽等。當(dāng)然,對(duì)烷基酚聚氧乙烯醚和脂肪醇聚氧乙烯醚等表面活性劑的選擇及合成工藝等均影響載體質(zhì)量。
配制酸性鍍鋅光亮劑,可以選用單一品種的載體,商品高溫載體和烷基酚聚氧乙烯醚等非離子表面活性劑等混用,效果更好。
2.3 輔助光亮劑
輔助光亮劑與主光亮劑配合使用,能擴(kuò)大光亮電流密度范圍,特別是低電流區(qū)鍍層光亮范圍,提高鍍液的分?jǐn)?shù)能力和覆蓋能力,增加極化度。此外,有些輔助光亮劑能減少主光亮劑的消耗及其在鍍層中的夾雜,使組合光亮劑長(zhǎng)效低耗。還有一些輔助光亮劑能增加鍍層柔軟性。
可用作輔助光亮劑的材料較多,最常用的是苯甲酸鈉和擴(kuò)散劑NNO。苯甲酸鈉是白色顆粒,易溶于水。
擴(kuò)散劑NNO即亞甲基二萘磺酸鈉,是粉末狀固體,易溶于熱水。市售擴(kuò)散劑NNO牌號(hào)眾多,質(zhì)量參差不齊。不少牌號(hào)純度低,雜質(zhì)含量高,不能用于配制酸性鍍鋅光亮劑,應(yīng)注意選擇使用。
近來市場(chǎng)上出現(xiàn)無色透明的酸性鍍鋅光亮劑。此類型光亮劑沒有加擴(kuò)散劑NNO,而改用十二烷基苯磺酸鈉代替。
除以上兩種常用輔助光亮劑材料以外,另外還有一些材料可供選用,這些材料用量雖少,但效果明顯。現(xiàn)根據(jù)我們所掌握信息,列舉出以下材料供參考選用:①糖精,可提高鍍件出槽后白亮效果。②煙酸,又稱煙酰胺,可提高低電流區(qū)光亮度。③苯駢三氮唑,可有效防止鍍層變色。④十二烷基苯磺酸鈉,可提高鍍液分散能力。⑤二苯醚,使鍍層外觀泛光。⑥肉桂酸,增加鍍層柔軟性。⑦2-巰基苯駢咪唑,可減少主光劑用量。⑧酒石酸鉀鈉,可除雜質(zhì)且有走位作用。⑨谷氨酸鈉,⑩甘氨酸。另有一種極有應(yīng)用前景的是甲殼胺。
以上材料在光亮劑中添加量很少,不能過量。若過量,鍍層易變色。
2.4 溶劑
由于芐叉丙酮在載體光亮劑中的溶解不穩(wěn)定,尤其是在冬季,氣溫較低,芐叉丙酮極易從光亮劑中析出,這時(shí)就需在光亮劑中加入溶劑,增強(qiáng)芐叉丙酮的溶解,抑制芐叉丙酮的析出。最常用的是酒精,可根據(jù)實(shí)際需要確定加入量。3 酸性鍍鋅光亮劑配方
3.1 酸性鍍鋅光亮劑的主要成分
4 有關(guān)說明
①氯化物鍍鋅光亮劑中,配方1和配方2的主要區(qū)別在于前者芐叉丙酮含量低,后者芐叉丙酮含量高,相應(yīng)載體含量低。在鍍液中芐叉丙酮較載體來說,消耗速度快一些。這是為保證芐叉丙酮和載體的配套協(xié)調(diào)性而設(shè)計(jì)的。
②光亮劑中芐叉丙酮含量應(yīng)盡可能高一些,有助于提高光亮劑出光速度。
③在冬季氣溫較低,鍍液溫度低,電流密度小,所以消耗芐叉丙酮少,可將光亮劑中芐叉丙酮含量適當(dāng)降低。
