适合于白钝和兰白钝化的碱性锌酸盐镀锌工艺
前言
碱性锌酸盐镀锌工艺具有镀液组成简单、结晶细致、镀层易于彩色和黑色及军绿色钝化，镀层的彩色钝化膜不易变色，以及电镀废水处理简单等优点。近年来经过广大电镀界同仁的不懈努力，该工艺的各项性能有了长足的进步，尤其是近年来各种新型碱性锌酸盐光亮剂的问世，使该工艺的深镀能力和均镀能力及镀层光亮度，均比氰化物镀锌和老的碱性锌酸盐镀锌工艺（以DPE+BPC(48%)等为添加剂的工艺）有了很大提高。新型高性能碱性锌酸盐镀锌工艺，特别适应于白钝和兰白钝化，能比较好地解决白钝化和兰白钝易发黄的缺陷。
1. 碱性锌酸盐镀锌光亮剂
碱性锌酸盐镀锌的关键是研制开发合适的添加剂，只有有了性能优异的添加剂，才能有高性能的碱性锌酸盐镀锌工艺。LAN-2006高性能环保锌工艺是21世纪最新无氰镀锌技术之一，较好地解决了因镀层高光亮、镀层厚度过高造成的脆性问题，镀层的厚度更加均匀，镀液的耐温性更佳，可以在较高温度（在48℃亦能得到光亮及装饰性镀层）进行生产；该工艺具有优秀的低电流区覆盖能力及均度能力，高电流区（4A/d㎡）与低电流区（0.2 A/d㎡）镀层厚度比在1.5-2，传统的碱性锌酸盐镀锌与氰化镀锌比比值一般在3左右，大大地节省锌的耗量，节约成本，对镀液中的异金属杂质有良好的容忍性。
2. 工艺配方及操作条件
LAN-2005工艺
参数 | 范 围 | 标 准 |
金属锌（g/L） | 8-14 | 10 |
氢氧化钠（g/L） | 100-140 | 120 |
LAN-2006开缸剂（ml/L） | 12-14 | 14 |
LAN-2006光亮剂（ml/L） | 3-6 | 4 |
LAN-2005净化剂（ml/L） | 0-1 | 1 |
LAN-2005调节剂（ml/L） | 2-6 | 4 |
温度(℃) | 10-50 | 25 |
Dk(A/d㎡) | 0.5-8 | 4 |
1.3 添加剂的主要作用
1.3.1 LAN-2006开缸剂
开缸剂主要由大分子聚胺类化合物和聚尿类化合物组成，可使得镀层高低电流密度区光泽均匀，镀层的均镀能力和覆盖能力优良，镀液中开缸剂含量的多少会直接影响高电流区与低电流区镀层的厚度比值，并影响镀层的内应力，开缸剂主要使镀层产生压内力，可在宽范围内调节镀层的走位，光亮和延展性，消耗量为80-120mL/KAH。镀厚锌（≥25μM）时，可适当提高开缸剂用量。
1.3.2 LAN-2006光亮剂
光亮剂由吡啶衍生物与 的合成物及适量聚乙烯亚胺衍生物等组成。主要作用是提高镀层的光亮度，但此类物质在镀液中的含量过高时，会产生张应力，易产生条纹，适当的开缸剂与光亮剂的匹配可使镀层应力降为最低，消耗量60-100 mL/KAH。
LAN-2006净化剂主要由含硫化物和含巯基的有机化合物组成，用于提高镀层的光亮度，消除中低电流区发暗的现象，排除少量金属杂质的影响，用量由杂质的多少和水的硬度来决定。
3. 碱性锌酸盐镀锌溶液中杂质的控制
氢氧化钠最好选用精制级，工业级的要求纯白无杂色，略带黄色或淡红色的氢氧化钠最好不用【1】。锌阳极应选用高纯度的锌锭，一般为0#锌锭，W（Zn）≥99.95%，低纯度的锌阳极杂质含量较高，会产生各种各样的电镀故障，特别是兰白钝化或白钝更会带来致命的影响。氧化锌的纯度要求99.9%，其中W（Pb）≤0.002%，W(Ca)≤0.005%。
配制镀液可采用溶锌法，水质最好是去离子水，井水等高硬度水源是不能使用的。镀液最好采用连续过滤，采用连续过滤不仅能大大减小光亮剂，开缸剂的消耗量，同时对保证镀层获得良好的兰白钝化外观和白钝化外观是至关重要的。
4．几种镀锌溶液的镀液和镀层性能比较
我们对氰化物镀锌，以DPE+BPC（48%）等为添加剂的碱性镀锌及本工艺就镀液性能，镀层性能力等几个方面进行了简单比较，见表1和表2。
表1 镀层性能比较表
镀层种类 试验项目 | DPE+BPC（48%）等 碱性锌酸盐工艺 | 氰化物镀锌 | 本工艺 | |
表面状态 | 光亮细致 | 光亮细致 | 光亮细致 | |
金相结构 | 柱状结晶 | 纤维柱状结晶 | 柱状结晶 | |
显微硬度HV | 82—105 | 70—91 | 80—95 | |
含氢量ml/1000g | 4.0 | 2.5 | 3.0 | |
含碳量% | 0.45 | 0.25 | 0.35 | |
与基体结合力 | 25um 200℃加热2小时冷却无起泡脱皮开裂 | 25um 200℃加热2小时冷却无起泡脱皮开裂 | 25um 200℃加热2小时冷却无起泡脱皮开裂 | |
镀层脆性 | 弯曲90° | 无裂纹 | 无裂纹 | 无裂纹 |
反复弯曲90° | 无裂纹 | 无裂纹 | 无裂纹 | |
反复弯曲多次直至断裂 | 不脱落 | 不脱落 | 不脱落 | |
耐磨性能 | 5%盐雾试验24小时 | 5%盐雾试验24小时 | 5%盐雾试验24小时 | |
白钝化性能 | 评为1—2级 | 评为1—2级 | 评为1—2级 | |
白钝后发黄 | 好 | 好 | ||
兰白钝外孔 | 易发黄 | 好 | 好 | |
实践表明，新型碱性锌酸盐工艺不论其镀液和镀层性能都已达到或部份已超过了氰化物镀锌，LAN—2005碱性锌酸盐镀锌，宜于接受各种钝化，需要特别指出的是本工艺所获镀导层十分适合于进行兰白钝化和白钝化，兰白钝化和白钝化的外观已非常接近氰化物镀锌。
工艺品流程：化学除油→水洗→水洗→水洗→酸洗→水洗→水洗→电解除油→水洗→水洗→活化→水洗→水洗→碱性锌酸盐镀锌→水洗→水洗→出光→水洗→兰白钝化或白钝化→水洗→水洗→80℃热水烫干→快速干燥
三价铬兰白钝化：BW—38A 15g/L ； BW—38B 1g/L
HNO3 2.5—3.5 ml/L ； PH 1.8-2.5
温度 10—35℃ ； T 10—20s
白钝化: BDJ白钝剂 40—50 g/L ； PH 3.5—4.5
温度 10—35℃ ； T 5—15s
要使碱性镀锌的兰白钝化或白钝化外观感良好，必须保持镀液本身干净（最好连续过滤），同时注意镀层的光亮一般即可，通过良好的出光来保证镀层洁白外观，清洁水的硬度不能过高，热水烫后快速干燥。当然配制钝化液最好用纯水（去离子水），井水等高硬度水源是绝对不允许使用的，否则会大大影响镀层的外观色调。另外，碱性锌酸盐白钝或兰白钝的外观要好，还可以cong 以下三个方面着手：1.镀层出光后尽量白，即和使用光亮剂体系有关；2.在硝酸出光液中加入添加剂使出光后比普通硝酸出光更白一些；3.对钝化进行改进，添加能增白的成分，减少白钝化和兰白钝发黄的概率。
表2 镀液性能比较
镀液种类 电镀液性能 | DPE+BPC（48%）等的镀液 | 氰化物镀锌液 | 本工艺镀液 |
Dk范围(A/d㎡) | 0.5-5 | 0.5-5 | 0.5-8 |
温度范围（℃） | 10-40 | 10-40 | 10-50 |
分散能力（以高低区镀层比值计） | 2.5-3 | 3-3.5 | 1.5-2 |
深镀能力 | 35 | 34 | 40 |
hk0.5-5A/d㎡ | 65 | 81 | 75 |
沉积速度um/小时 | 25-30 | 30-38 | 30-35 |
溶液成本元/L | 0.8-0.9 | 1.2-1.5 | 0.9-1.2 |
电镀液维护要求 | 较高 | 一般 | 较高 |
对前处理要求 | 严格 | 一般 | 严格 |
电镀液的稳定性 | 稳定 | 稳定 | 稳定 |
废水处理 | 调节pH沉淀 | 困难 | 调节pH沉淀 |
镀液毒性 | 基本无毒 | 剧毒 | 基本无毒 |
对环境的影响 | 很小 | 很大 | 很小 |
在测定高电流区（4 A/d㎡）与低电流区（0.2 A/d㎡）镀层厚度比值时，影响比值的因素很多，例如，氢氧化钠含量，锌离子含量，异金属和有机杂质，镀液温度均有影响，对其影响最大的是开缸剂，光亮剂的配比及含量，因此可以通过测此比值来确定镀液中的开缸剂，光亮剂等添加剂的增减。
5. 结论
（1）LAN-2006工艺具有优异性能，各项指标几乎全部达到或超过了氰化物镀锌。
（2）LAN-2006工艺适合于进行白钝化和兰白钝化，较好地解决了白钝化和兰白钝膜易发黄的毛病，为更好地推广碱性环保锌，提供了可靠保障。
参考文献
1.周长虹.陈松.浅谈碱性锌酸盐镀锌光亮剂.电镀与环保.2006.26（6）；10
