鋅酸鹽鍍鋅添加劑及其研究動(dòng)態(tài)

第35卷第1期材料保護Vol.35 No.12002年1月MATERIALS PROTECTIONJan. 2002鋅酸鹽鍍鋅添加劑及其研究動(dòng)態(tài)胡耀紅袁國偉梁國柱(廣州市二輕研究所廣東廣州510170 )[摘要]概述了鋅酸鹽鍍鋅添加劑的組成;并對近期國外鋅酸鹽鍍鋅的研究動(dòng)態(tài)進(jìn)行了總結。[關(guān)鍵詞]鍍鋅鋅酸鹽添加劑動(dòng)態(tài)[中圖分類(lèi)號] TQ153.1[文獻標識碼] A[文章編號] 1001- 1560( 2002 )1 -0035 -02載體光劑是由一種或幾種胺、 醇胺、氮雜環(huán)等含氮化合物與1前言環(huán)氧氯丙烷反應而生成的大分子有機物。常用的有二甲胺、乙二鍍鋅層是一種使用最為廣泛的功能性鍍層,它對鋼鐵基體具胺、二甲氨基丙胺、乙醇胺、二乙醇胺、咪唑、甲基咪唑吡啶等。有優(yōu)良的保護作用。由于鍍鋅添加劑和后處理劑研究和開(kāi)發(fā)的2.2 主光劑巨大進(jìn)展鋅鍍層的外觀(guān)得到顯著(zhù)的改善使其同時(shí)具有功能性載體光劑產(chǎn)生極化作用使鍍層結晶細致但單獨使用并不能和裝飾性作用因而鋅鍍層在各行業(yè)得到廣泛的應用鍍鋅是對得到光亮的鍍層 因而鋅酸鹽鍍鋅添加劑中必須含有光亮作用國民經(jīng)濟具有重要意義的量大面廣的鍍種。的主光劑現在市場(chǎng)上普遍采用的主光劑主要是一些芳 香醛類(lèi),目前鍍鋅工藝分為堿性鍍鋅和酸性鍍鋅兩類(lèi)。酸性鍍鋅對以及氯芐與含氮雜環(huán)化合物的反應產(chǎn)物,它們不能顯著(zhù)增加陰極環(huán)境污染小近年來(lái)發(fā)展很快堿性鍍鋅分為氰化和無(wú)氰兩類(lèi)氰極化 但能在電極上進(jìn)行電化學(xué)還原使鍍層結晶細致而光亮主化鍍鋅雖然具有鍍層細致分散能力、覆蓋能力好的特點(diǎn)但鍍液光劑對鍍層的物理機械性能有顯著(zhù)影響。有劇毒。無(wú)氰鋅酸鹽鍍鋅是我國20世紀70年代鍍鋅的主要工2.3輔助光劑藝之一該工藝具有無(wú)毒對設備無(wú)腐蝕分散能力和覆蓋能力較輔助光劑可以增強低電流密度區的極化提高鍍液的分散能好鈍化膜不易變色等優(yōu)點(diǎn)。力和深鍍能力。一般地 一些聚醇類(lèi)化合物可以作為輔助光劑。20世紀70年代我國對無(wú)氰堿性鍍鋅添加劑進(jìn)行了大量的2.4潤濕劑研究成功開(kāi)發(fā)了DE和DPE-m添加劑。前者是二甲胺和環(huán)氧鋅酸鹽鍍鋅有-個(gè)缺點(diǎn)就是鍍層不能太厚(-般不能超過(guò)氯丙烷的縮合物后者是二甲胺基丙胺、乙二胺和環(huán)氧氯丙烷的25 pm) ,否則存在脆性。鋅酸鹽鍍鋅添加劑中加入潤濕劑,一方縮合物。它們對20世紀70~ 80年代的無(wú)氰堿性鍍鋅的推廣應面有利于氫氣的析出 另-方面也可降低載體光劑的吸附強度,用起了巨大的作用此類(lèi)添加劑屬于脂肪胺類(lèi)與環(huán)氧氯丙烷的縮從而減少脆性。合物與醛類(lèi)化合物配合使用只能鍍取半光亮的鋅鍍層高溫性2.5除雜劑能不理想脆性較大、允許工作電流密度范圍較窄。近年來(lái),國外鋅酸鹽鍍鋅添加劑中加有少量除雜劑可以減少鍍液中少量添加劑公司推出了-些鍍液和鍍層性能優(yōu)良的鋅酸鹽鍍鋅添加的雜質(zhì)特別是原材料中雜質(zhì)的影響使鍍層清亮無(wú)霧狀。如果劑但價(jià)格昂貴。目前廣東及全國很多地區對于形狀復雜的鍍鍍液中存在較多的雜質(zhì)需要采取專(zhuān)門(mén)的措施處理。鋅件特別是掛鍍氰化鍍鋅仍占相當大的比重。我們已經(jīng)跨入新世紀研究開(kāi)發(fā)新型的鋅酸鹽鍍鋅添加劑已刻不容緩。3近期國外鋅酸鹽鍍鋅研究概況近年來(lái)國內外表面處理工作者對鋅酸鹽鍍鋅進(jìn)行了廣泛的2鋅酸鹽鍍鋅添加劑的組成研究,出現了-批有代表性的鋅酸鹽鍍鋅的專(zhuān)利和研究文獻。鋅酸鹽鍍鋅添加劑不是單一物質(zhì),而是幾種物質(zhì)的復配物。在鋅酸鹽鍍鋅添加劑中載體光劑的性能是影響添加劑性能其在鍍液中同時(shí)具有多種作用根據添加劑中各組分的不同作的關(guān)鍵因素之- 。 因此合成載體光劑是研究開(kāi)發(fā)鍍鋅添加劑的用添加劑中可分為載體光劑、主光劑、輔助光劑、潤滑劑、除雜劑重要步驟。前文提及的DE.DPE就是由簡(jiǎn)單的脂肪胺與環(huán)氧氯丙烷合成的。經(jīng)不斷地研究改進(jìn)載體光劑已不單由脂肪胺,而2.1載體光劑是由脂肪胺、芳香胺或氮雜環(huán)等多種有機胺經(jīng)多步反應而得。文又稱(chēng)極化型光亮劑其主要作用是使鍍層結晶細致。這些添獻3~5提供了-些脂肪胺、芳香胺與環(huán)氧氯丙烷反應的合成方加劑在工件表面有很強的吸附作用,從而提高陰極過(guò)電位阻滯法 文獻6~9對-些胺中國煤化工后,作為鍍金屬離子的放電和晶面的生長(cháng)。鋅的載體光劑而OMI公MHCN MH G后提出具有AB.AABB型結構的聚胺化物可作很好的鍍鋅添加劑101(式[收稿日期] 2001-08-01中代號詳見(jiàn)文獻)35鋅酸鹽鍍鋅添加劑及其研究動(dòng)態(tài)鋅添加劑中載體光劑與主光劑的濃度變化。用循環(huán)伏安法,可對R鍍鋅添加劑作用作出評估而且可以分別確定載體光劑和主光劑的適宜濃度以及它們合適的使用比例,以便于在生產(chǎn)中及時(shí)調AB型:zE(M.- (CHD>- X.- (CH)。-C于.0整Franklin等人20]用電化學(xué)方法研究了添加劑離子對的作用機(CH)-Y理而Crottf21提出應從分散能力、深鍍能力、電流效率等方面綜合考察鋅酸鹽鍍鋅添加劑的性能對于不同的零件、不同的電鍍iR方式選擇不同添加劑美國哥倫比亞化學(xué)公司的LundwigR等AABB型:z-C- (CH)。- Xb-(CH).-C- (N)s-Y- -0).Fθ人”提出鋅酸鹽鍍鋅生產(chǎn)中鑒于鋅濃度難以控制在線(xiàn)外設置對于添加劑的合成路線(xiàn),McGeam- Rohco公司先提出二步鋅補 充缸采用泵添加鋅以維持鍍液鋅濃度在工藝范圍內這為法12后又作了進(jìn)-步改進(jìn)稱(chēng)為三步法13] :含氮雜環(huán)化合物先鍍鋅的實(shí)踐提供了- 種新思路。與烷基醇胺反應得中間體A A繼續與環(huán)氧氯丙烷反應得B ,B最總之,作為環(huán)保概念的鋅酸鹽鍍鋅,日益受到人們的重視研后與含有至少一個(gè)N- H基的胺化物反應得到所需的物質(zhì)。目究工作在不斷取得進(jìn)展。前這種方法被眾多添加劑公司采用。只不過(guò)其原材料的選擇、[參考文獻]工藝條件有所不同而已。季胺聚合物被廣泛應用于洗發(fā)精、沐浴[ 1 ]朱元保編. 電化學(xué)數據手冊[ M ]長(cháng)沙湖南科技出版社,1985. 153.露中有人為其合成方法申請了專(zhuān)利145] ,最近美國Taskem公[2]暨調和鄺少林編.電鍍理論與工藝M]長(cháng)沙湖南大學(xué)出版社,司,0MI公司發(fā)現某些特殊結構的季胺聚合物可作為很好的鋅酸1996.鹽鍍鋅添加劑,并得到專(zhuān)利1.17]。這種季胺聚合物以下列通式[ 3 ] USPat:4 120500.[4] USPat :4 229 267.[ 5 ] USPat:4 252619.[ 6] USPat :4 397 717.EN-(CHx)s-N-C-麗一(CH)J- N'- R子.2nC1[7]uSPat4366036.[8]USPat4397718.[9]usPalt4536261.[10] us Pat4 488 942.[11] us Pat 4717 458.二Dr-(CH).-NH-C-N- (CH2).- N'[12] us Pat :4 730022.作為商品的MIRAPOLE WT就是符合上述通式的化合物是[13] us Pat 4792 383.[14] us Pat 4157 388.國外某公司的鍍鋅添加劑其結構式為:[15] JP Pat s9 138 228 A2.[16] us Pat 5 405523.CHCH2[17] us Pat 5435 898.[18] us Pat4 22829.EN- (CH)- NI-C- 7H <(C,)5 N <()H)-0-(u2子。12C1[19] Solodkova L N. A Method for Detemining Additive Concentration in Alka-line Noncyanide Zine pating Bah[ J1]. Metal Finishing 1996 94(5)26.[ 20] Franklin TC. A Comparsion of the Efects of lon Pairing and Blocking Addi-鋅酸鹽鍍鋅的主光劑主要是一些有機醛類(lèi)如香草醛,茴香tives on Eletrodoposition of Zince and CadmiunC J ]. Jomal of the Electro-醛等。近年來(lái),由于有機醛存在光亮度不夠影響鍍層性能的缺chenical society ,1997 1449).點(diǎn)人們開(kāi)展了主光劑的改性或使用新的物質(zhì)作為主光劑如文[21 ] Croty E.The Design of Zince Brighteners :Alkalinc Non-Cyanide Zin[ J]獻12,18提出具有內鹽結構的物質(zhì)作為鍍鋅的光亮劑。Melal Finishing ,991 811 )58.[22] Luwing R. ;rator Tanks for the Alkaline CyanideFree Zino platerR-四>--a,-公,R為H威- -ai,-_)1)[J] Metal Finishing ,1998 96 6 );:106.[責任編輯段金弟]00o-000-求購CH-aI.0-Ch.-cH-aI.-電》2)本公司急需鋁鑄造件表面鋼球滾光機臺及中5.5不銹OH∞0~鋼鋼球550 kg ,有意者請與陳先生聯(lián)系:市場(chǎng)上有售的BPC就是這類(lèi)物質(zhì)之一。.聯(lián)系電話(huà)0592 - 7033383對添加劑的結構或成分的改進(jìn)最終是為了提高鍍層的外觀(guān)手機 :1306308中國煤化工質(zhì)量及其物理機械性能擴大工藝范圍。YHCNMHG限公司同樣理論研究進(jìn)一步深入為鋅酸鹽鍍鋅工藝的實(shí)踐提供002.1指導和總結。SolodrovaLN等人19]用循環(huán)伏安法研究鋅酸鹽鍍36