鉀鹽鍍鋅載體光亮劑的優(yōu)選及工藝

梁新中*，杜石峰

（山東魯光(聊城)電鍍技術(shù)有限公司，山東 聊城 252000）

鉀鹽鍍鋅從20 世紀(jì)80年代初興起以來，廣為使用。其原因是該工藝具有電流效率高，槽電壓低，上鋅速度快，光亮度高，操作方便，鍍液成分簡單，維護(hù)管理方便，使用電流密度和溫度范圍寬等特點(diǎn)。由于是弱酸性鍍鋅，鍍液對(duì)設(shè)備的腐蝕較小，操作工無需戴手套操作，鍍液濺到衣服及皮膚上也無需即時(shí)清理。這一點(diǎn)明顯優(yōu)于堿性鍍鋅。但其缺點(diǎn)是均鍍能力 不如堿性鍍鋅。這主要?dú)w咎于鉀鹽鍍鋅所用的載體光亮劑。改善了鉀鹽鍍鋅的載體光亮劑，就能改善鉀鹽鍍鋅層的性能。

1 早期的載體光亮劑

20 世紀(jì)80年代初期，我國老一輩電鍍工作者根據(jù)國外的資料報(bào)道，為我國鍍鋅行業(yè)總結(jié)出一款鉀鹽鍍鋅的工藝，其工藝配方如下：

氯化鉀 180～240 g/L

氯化鋅 40～80 g/L

硼酸 30～40 g/L

載體光亮劑 5～8 g/L

芐叉丙酮 0.2～0.4 g/L

苯甲酸鈉 1.5～2.0 g/L

擴(kuò)散劑NNO 0.8～1.2 g/L

煙酸 0.1 g/L

肉桂酸 0.2 g/L

早期的載體光亮劑是用平平加O 與硫酸磺化而成，與芐叉丙酮組合加入到鉀鹽鍍鋅工作液中，得到的鍍鋅層光亮度大幅提高，達(dá)到了鏡面光亮的效果，與早期70年代使用的氯化銨-氨三乙酸型鍍鋅工藝相比，鍍鋅層的光亮度不可同日而語。因此，該工藝迅速搶占了鍍鋅業(yè)的市場。但是此類載體光亮劑與芐叉丙酮搭配后雖光亮度上去了，鍍鋅工作液的耐溫性卻不好，工作液的濁點(diǎn)太低，一般在30～32 °C 之間。因此冬季好用，夏季不好用；掛鍍好用，滾鍍不好用。要提高濁點(diǎn)，就必須選擇更好的載體光亮劑。

進(jìn)入20 世紀(jì)80年代中期，為了改善鉀鹽鍍鋅工作液的性能，人們開始從載體光亮劑入手。一是選擇更好的、更適用于鉀鹽鍍鋅的表面活性劑，通過幾年的探索，發(fā)現(xiàn)脂肪醇碳鏈長度在C12～C14 之間的較好；二是改進(jìn)磺化的方法，于是就有了用聚氧乙烯脂肪醇醚(通常用OS-15)經(jīng)尿素和氨基磺酸磺化后的新型載體問世。早期磺化溫度控制在70～80 °C 時(shí)，載體光亮劑的濁點(diǎn)能達(dá)到60 °C，這時(shí)的綜合光亮劑基本上已經(jīng)滿足了生產(chǎn)工藝的要求。后來磺化溫度提高到120 °C，合成的載體光亮劑與芐叉丙酮組合可使?jié)狳c(diǎn)達(dá)到95 °C 以上。新配制的鉀鹽鍍鋅工作液基本上無濁點(diǎn)，鍍液不混濁。然而濁點(diǎn)提高了，采用磺化后的載體光亮劑時(shí)深鍍能力卻明顯下降，均鍍能力也相應(yīng)地變差。因此，片面追求高濁點(diǎn)，現(xiàn)在看來是得不償失。

以芐叉丙酮為主光亮劑的組合光亮劑一般是單一添加的，分A、B 劑。A 劑配搭使用，B 劑平時(shí)補(bǔ)加。芐叉丙酮的使用量仍在上述范圍(即0.2～0.4 g/L)。因此A 劑中含主光亮劑15～20 g/L，使用量為20 mL/L。B 劑中芐叉丙酮一般都在40～60 g/L 范圍。價(jià)格決定含量。組合光亮劑的配制方法如下。

A 劑：

載體光亮劑 300 g/kg

芐叉丙酮 20 g/kg

苯甲酸鈉 40～60 g/kg

擴(kuò)散劑NNO 30～40 g/kg

煙酸 2 g/kg

肉桂酸 4 g/kg

B 劑：

載體光亮劑 400 g/kg

芐叉丙酮 40～60 g/kg

苯甲酸鈉 40～60 g/kg

擴(kuò)散劑NNO 30～40 g/kg

酒精(助溶) 適量

在鉀鹽鍍鋅工作液中，芐叉丙酮的使用量越大，鍍鋅層的脆性越大。其次，受磺化的載體光亮劑在鍍鋅液中分解殘留物的影響，鍍鋅層的抗變色能力較差。這兩點(diǎn)是組合光亮劑的致命弱點(diǎn)。

2 改進(jìn)型載體光亮劑

以芐叉丙酮為主光亮劑與磺化后的載體光亮劑組成的組合光亮劑，在新配制的工作液中還是比較好用，亮度也好。但是使用一段時(shí)間后，就會(huì)造成鈍化膜易變色的問題。這還是載體光亮劑在鍍鋅工作液中殘留所致，即使進(jìn)行大處理也很難徹底清除掉。其原因是芐叉丙酮屬于油溶性物質(zhì)，要加入到水基工作液中，需要大量的表面活性劑助溶，否則容易引起渾濁，并且達(dá)不到光亮的效果。到20 世紀(jì)90年代中期，以鄰氯苯甲醛為主光亮劑的新型組合光亮劑面市了，其載體光亮劑的用量是芐叉丙酮用量的一半，所得鍍層比用芐叉丙酮時(shí)更光亮，故很受市場歡迎。但其載體光亮劑與芐叉丙酮的載體光亮劑完全不同。工藝配方為：

氯化鉀 180～240 g/L

氯化鋅 40～60 g/L

硼酸 30～40 g/L

柔軟劑(A) 20～25 g/L

光亮劑(B) 1～2 g/L

最初面市的鄰氯苯甲醛用載體光亮劑為順化的產(chǎn)品，即用壬基酚環(huán)氧乙烷加成物和順丁烯二酸酐與焦亞硫酸的反應(yīng)產(chǎn)物，外觀為白色。配制成的組合光亮劑，無論是柔軟劑還是光亮劑，也均為白色的外觀。與芐叉丙酮型的組合光亮劑所不同的是，鄰氯苯甲醛的組合光亮劑中不含擴(kuò)散劑NNO，所以沒有了顏色。應(yīng)不應(yīng)該保留擴(kuò)散劑NNO，專家們各執(zhí)一詞。壬基酚聚氧乙烯醚是磺化的好還是順化的好，也見仁見智。目前，采用鄰氯苯甲醛為主光亮劑的組合光亮劑，同樣采用磺化載體光亮劑的也為數(shù)不少。筆者從多年的經(jīng)驗(yàn)及配制組合光亮劑的使用情況看，少加一點(diǎn)擴(kuò)散劑NNO(15～20 g/L)能夠明顯改善高電流密度區(qū)的晶狀現(xiàn)象，起到一定的整平作用。

鄰氯苯甲醛同樣是油溶性的物質(zhì)，也需要載體光亮劑助溶，才能夠加入到水基鍍鋅工作液中。由于鄰氯苯甲醛自身的屬性，其加入到鍍鋅工作液中后很容易被氧化成鄰氯苯甲酸而失去光亮效果。這一點(diǎn)一直困擾著人們。因此，在實(shí)際操作中，邊生產(chǎn)邊補(bǔ)加光亮劑為不二之選。即使這樣，隨加隨氧化的情況仍然存在。因此就把鄰氯苯甲醛的含量配得很高來彌補(bǔ)這樣的損失，其使用量與芐叉丙酮型組合光亮劑相比已經(jīng)超過了一倍。某些品牌的鄰氯苯甲醛組合光亮劑中，鄰氯苯甲醛的含量達(dá)到了180 g/L。其實(shí)問題的癥結(jié)仍在于載體光亮劑。所用的載體光亮劑雖然與鄰氯苯甲醛匹配能夠達(dá)到鏡面光亮的效果，解決了鍍鋅層變色的問題，但是無法阻止鄰氯苯甲醛在工作液中被氧化成鄰氯苯甲酸。因此，新型的鄰氯苯甲醛載體光亮劑須做到兩點(diǎn)：一是能夠阻止鄰氯苯甲醛在鍍液中的氧化，達(dá)到長效光亮的效果，這樣其使用量就會(huì)降低；二是提高所得鍍鋅層的耐蝕能力，而且是靠鄰氯苯甲醛組合光亮劑本身的作用，不是通過后處理鈍化、封閉來提高耐蝕性。

3 新型載體光亮劑

以鄰氯苯甲醛為主光亮劑的鉀鹽鍍鋅工藝憑借著亮麗外觀、高光亮度而為市場所采納，尤其是其藍(lán)白鈍化膜的藍(lán)色外觀，更為人們青睞。但是它的耐蝕性不好又讓人們困惑。堿性鍍鋅雖耐蝕性好，但藍(lán)白、銀白鈍化泛黃又不好看。因此，要改善鉀鹽鍍鋅的這些問題，還得從改善鄰氯苯甲醛的載體光亮劑入手。

新型鄰氯苯甲醛的載體光亮劑保留了鉀鹽鍍鋅工藝的特點(diǎn)，其中的表面活性劑更少，鍍鋅層的有機(jī)夾雜也就少，有益于鈍化表面結(jié)合力的增強(qiáng)，耐蝕能力也相應(yīng)地提高。這些新型載體光亮劑有別于上述載體光亮劑，采用了酯化而成的聚醚型表面活性劑，提高了載體光亮劑在鍍鋅工作液中的分散能力，使鍍層更均勻，且具有低泡沫的效果。雖然其對(duì)鄰氯苯甲醛的乳化能力不如壬基酚環(huán)氧乙烷加成物好，但潤濕性能更好。這就使得新型載體光亮劑在鍍鋅工作液中與鄰氯苯甲醛的匹配性更好。因此，以新型載體光亮劑配制的鉀鹽鍍鋅組合光亮劑，只作為柔軟劑(A 劑)使用，光亮劑(B 劑)則由鄰氯苯甲醛、壬基酚環(huán)氧乙烷加成物(乳化劑)等組合而成。這種新型的組合光亮劑加入到鉀鹽鍍鋅工作液中，保留了鄰氯苯甲醛作主光亮劑時(shí)的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)克服了以上提到的缺點(diǎn)，能有效阻止鄰氯苯甲醛在鍍鋅工作液中被氧化成鄰氯苯甲酸，使鄰氯苯甲醛的光亮效果得以發(fā)揮，同時(shí)減少了鄰氯苯甲醛的消耗，因此用量更少。

上述無論是芐叉丙酮型還是鄰氯苯甲醛型組合光亮劑，均只采用了一種載體光亮劑配制而成。由于單一載體光亮劑本身的不足，在鉀鹽鍍鋅工作液中，氯化鋅的適用范圍比較窄，一般是40～60 g/L，在要求較好的深鍍能力的情況下，均采用降低氯化鋅含量、提高氯化鉀含量的方法來實(shí)現(xiàn)。這樣就造成了沉積速度減慢的趨勢。在要求厚鍍的情況下，電鍍時(shí)間較長，生產(chǎn)效率較低。該工藝在實(shí)際生產(chǎn)試用中，鍍鋅工作液用過一段時(shí)間后，鍍液中含有一定微量的鐵雜質(zhì)反而能提高鍍液的深鍍能力。在微量的鐵雜質(zhì)影響下，氯化鋅的使用量可提高10 g/L，同樣可獲得良好的深鍍能力。但用新型載體光亮劑配制的組合光亮劑中含有2 種不同的載體光亮劑，在鉀鹽鍍鋅工作液中，氯化鋅使用范圍較寬(40～90 g/L)，上限較老工藝提高了30 g/L，而且能獲得較好的深鍍能力。因此，在相同的工藝條件下，提高氯化鋅的含量，也就提高了沉積速度，生產(chǎn)效率也就提高了。

4 結(jié)語

以上綜述了與鉀鹽鍍鋅主光亮劑匹配的載體光亮劑的發(fā)展歷程。使用單一載體光亮劑的組合光亮劑已經(jīng)無法滿足人們對(duì)鍍鋅層越來越高的要求。因此，選用2 種載體光亮劑的混合型組合光亮劑，能夠提高鉀鹽鍍鋅的整體性能，有較好的深鍍能力和均鍍能力，鍍層有機(jī)夾雜更少，耐蝕能力明顯提高，鉀鹽鍍鋅工作液的使用濃度范圍加大，電流密度使用范圍也寬，更容易操作掌握。新配制的鉀鹽鍍鋅工作液的濁點(diǎn)為65 °C，在5～50 °C 范圍內(nèi)均能獲得鏡面全光亮的鍍鋅層，完全滿足滾、掛鍍鋅兩用的生產(chǎn)要求。

就主光亮劑而言，無論是芐叉丙酮還是鄰氯苯甲醛，均依賴于較好的載體光亮劑才能形成好的組合光亮劑。好的組合光亮劑，必須具有較好的乳化性(這樣表面活性劑的用量才能減少)和較好的潤濕性(這樣才能顯著提高陰極極化度，而獲得鏡面光亮的鍍層)。因此，新型載體光亮劑的出現(xiàn)，又使鉀鹽鍍鋅工藝整體性能向前邁進(jìn)了一大步。

目前，鉀鹽鍍鋅使用的主光亮劑──芐叉丙酮和鄰氯苯甲醛，均為油溶性的物質(zhì)，需要消耗較多的表面活性劑來乳化才能使用。第三代主光亮劑──多醛類衍生物(Z-100)，則是水基型主光亮劑，不需要表面活性劑助溶就能夠直接加入到鉀鹽鍍鋅工作液中。但目前的載體光亮劑與之組合只能得到一般亮度的鍍層，還達(dá)不到鏡面光亮，尚無與之匹配的載體光亮劑可選。因此，還需要廣大電鍍工作者努力，盡快有所突破。