鍍鎳添加劑

現代光亮鍍鎳配方以1961年發明的瓦特鎳液為基礎,加入各種光亮劑和潤濕劑構成。

發展簡史

1908年,美國默克公司布勞德提出芳基磺酸為有機添加劑,以及用鋅鹽作無機添加劑。

1912年,英國愛爾金頓工廠採用鎘鹽作光亮劑,無機鹽稱為第一代鍍鎳光亮劑。

1927年,開始使用萘三磺酸,是最早使用的有機光亮劑。

1930年,赫勞特實驗室用芳香多磺酸衍生物。

1935年,哈公司的都洛斯發現香豆素有突出的整平作用,因而創立了高耐蝕半亮鎳。

1936年,哈夏公司以磺化a-蒎烯為光亮劑。具有防針孔的表面活性劑。 威士伯和斯托達德提出添加硫酸鈷、甲酸鎳和甲醛的鍍鎳專利,特點是鍍層沒有裂紋、針孔少,但是亮度、整平性比有機光亮劑差,鍍液對銅、鋅、鉛等雜質敏感。

1938年,發現硒酸和1,5-奈二磺酸可做光亮劑,但硒會引起鎳層鈍化。

1940年,泊格勞採用品紅染料代替硒的芳香磺酸。布朗開始套用糖精,糖精是最早使用的初級光亮劑。

1941年,默克根公司用十二烷基硫酸鈉為潤濕劑消除針孔。所用光亮劑為1,5-萘二磺酸和鋅鹽。

1950年,布朗用丙烯基磺酸和乙烯基磺酸作光亮劑,適用於空氣攪拌。後來發現二甲基乙炔醇與糖精合用,可以獲得非常光亮的鎳層。

1957年,布朗獲得磺化炔類的專利,並用環乙氧化反應改進炔醇和炔二醇的活性和穩定性,用季銨化的吡啶、喹啉和吖啶作為鍍鎳的整平劑,但是它們在低電流區吸附太強。

1959年,默克根公司改用三芳基甲烷染料代替鋅。

1955年,卡陀斯發現使用1,4-丁炔二醇可使鍍層全光亮,使用壽命較長。1,4-丁炔二醇的使用使光亮鍍鎳向前邁出了一大步,是第二代鍍鎳光亮劑。

1976年,中國何鴻星用環氧丙烷與丁炔二醇縮聚,陳永生以環氧氯丙烷與丁炔二醇縮聚,製成BE光亮劑系列。

1979年,上海輕工業研究所將BE光亮劑進行磺化,製成791鍍鎳光亮劑。791光亮劑比BE光亮劑在低電流區的亮度略好些。。丁炔二醇衍生物稱為第三代鍍鎳光亮劑。

1980年後,國外發展了以吡啶類、丙炔醇、丙炔胺衍生物為主的鍍鎳光亮劑,其優點是用量少、出光速度快、分解產物少、鍍層白亮。被稱為第四代鍍鎳光亮劑,多用中間體復配而成。

鍍鎳添加劑的分類:

按作用分類,包括光亮劑、整平劑、應力消除劑和潤濕劑。有的添加劑具有多種作用,如糖精是應力消除劑,也是光亮劑;香豆素既是整平劑,又是光亮劑。

按功能分類,初級光亮劑又稱第一類光亮劑或載體光亮劑,次級光亮劑又稱第二類光亮劑或主光劑,輔助光亮劑又稱初級輔助光亮劑。

技術特徵

由於電鍍加工業所面臨的慘烈競爭局面,使電鍍加工業對電鍍工藝的要求越來越苛刻,對光亮鍍鎳來說就是要求鍍層薄、出光快、分散能力好、色澤好,而管理上則要求組份少、最好單一添加,分解產物少,處理周期長。

如何滿足這些新的技術要求,很大程度上取決於選用適合的鍍鎳光亮劑中間體和如何合理組合中間體。

通常認為光亮添加劑是通過影響陰極極化過程而起作用的,也就是說有機添加劑對金屬電沉積過程有足夠大的極化作用,這從一些使用了光亮劑的鍍鎳液的陰極極化曲線可以得到印證。但是,某些新一代的鍍鎳光亮劑並不一定遵守這一原則,測試表明,有些新的鍍鎳光亮劑的極化作用並不明顯,但是其出光速度很快,且分散能力也好。

有機添加劑在陰極表面的作用從其吸附到起作用(以參與電子交換的方式或以改變鍵能的方式、或影響結晶的方式等)直至脫附,總是有一個完成的速度的。這個速度對電鍍過程是有意義的,我們可以認為它的速度實際決定這種光亮劑的出光速度和二次電流分布的最初覆蓋面的形成,也就是說有一類光亮劑在陰極表面可以以極快的速度完成參入還原的過程,這不僅是可以快速出現光亮鍍層,而且對提高二次電流分布的均勻性也是有利的。從電鍍實踐中可以知道,不同的鍍種和鍍液在第一次通電後形成的鍍面的多少是不同的,並且這種初始鍍面要想擴大,需要一定鍍覆時間,對於低電流區,甚至於無論延長多少時間都再也鍍不上。事實上,這種低區的電沉積和通電後的最初的二次電流分布能力有很大關係,如果所使用的添加劑在一開始就不能讓這些區域得到可以獲得電沉積物的能量,以後的時間內也不會有很大的改善。

由此我們可以知道有一類光亮劑並不是一定要以增加陰極極化來起作用的,這也就是新一代鍍鎳光亮劑的技術特徵。在低電流區的界面內如果有提供電子的氧化過程,是有利於金屬離子在這一區域的還原的。當然,一種表面活性物質只可能有一種主要的作用方式,當影響晶核的大小時,就不會對晶核的距離也有大的影響,這時選用另一種有協同效應的添加劑就是有意義的了。事實上,現在成功的鍍鎳光亮劑都是組合光亮劑,並且很重要的一個技術參數是這些組份的消耗平衡,由於它們作用原理的不同,在什麼樣的量的範圍內是有作用的和在作用過程中的消耗量是多少,對電鍍添加劑的實用性能有很大影響。可見是多種中間體的協同效應和影響結晶過程特別是低電流區的電子供給是新一代光亮劑的特徵。

配方示例

成分 代號 含量(g/L)
丙烷磺酸吡啶嗡鹽 PPS 60-70 g/L
烯丙基磺酸鈉 ALS 3-8 g/L
丙炔醇乙氧基醚 PAE 5-10 g/L
丁炔二醇乙氧基醚 BEO 5-10 g/L
N,N-二乙基丙炔胺甲酸鹽 DEP 8-15 g/L
/ 餘量

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