槍色電鍍工藝與添加劑

1、槍色電鍍工藝與添加劑周長(zhǎng)虹，戴麗雯武漢奧邦表面技術(shù)有限公司摘要：介紹了各種主要槍色添加劑的基本構(gòu)成及使用方法，具體論述了錫鎳槍色和無(wú)鎳錫鈷槍色在不同的工藝及操作條件下鍍層色澤由淺到深的變化情況及相應(yīng)的調(diào)整方法。本文在介紹了不同品質(zhì)的焦磷酸鉀的主要辨別方法的同時(shí)指出了槍色鍍液的日常維護(hù)的主要注意事項(xiàng)。關(guān)鍵詞：槍色電鍍，添加劑，增黑0前言多年來(lái)，黑色系列的防護(hù)裝飾性鍍層“槍黑色”在鐘表，儀器儀表，家具，五金，手飾，服飾等日用品上得到廣泛使用，通過(guò)工藝及操作條件的調(diào)整可以獲得從淺槍色到深槍色的各種槍黑色鍍層，從含鎳鍍層到無(wú)鎳鍍層，目前可以工業(yè)化生產(chǎn)的槍色鍍層，大多均為焦磷酸鉀體系。為滿足客商對(duì)多色澤

2、槍色，多樣化裝飾產(chǎn)品的需要，我們公司經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)及電鍍生產(chǎn)廠家的大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)論證，成功地推出了槍黑色多功能電鍍添加劑，突破了傳統(tǒng)的槍黑色電鍍工藝，在鍍層上可獲得多種色澤，可由淺槍至深槍?zhuān)ê冢┥?，在工藝上可減少工序，同時(shí)具有裝飾性，功能性，耐蝕性，節(jié)能降耗，成本低廉。1 常用槍色電鍍工藝1.1 槍A鹽黑珍珠槍色在光亮底層上能獲得高貴雅致，別具一格的具有裝飾效果的槍黑（黑珍珠）色鍍層，具有理想的裝飾效果，工藝穩(wěn)定及操作范圍比較寬，鍍層系錫鎳合金槍色，滾掛通用，是目前應(yīng)用最廣的商品槍色工藝之一。唯一不足的是有些電鍍生產(chǎn)廠家反應(yīng)鍍層的黑度不夠黑，為此我們專(zhuān)門(mén)研制了一種槍A工藝增黑劑，在現(xiàn)有的工藝條

3、件下，不變的條件下，開(kāi)缸時(shí)加入5ml/l就有明顯的增黑效果，鍍層外觀顏色可以從淺至深進(jìn)行調(diào)整，在槍色“C”中加入“C”增黑劑20-50ml/l，具有有明顯的增黑效果。（1） 槍A鹽槍色工藝焦磷酸鉀180-280g/l槍色A鹽30-60 g/l槍色光亮劑B劑20-40ml/l穩(wěn)定劑1-4 g/l增黑劑5ml/l（可不加）溫度40-50PH8.0-9.5Dk0.2-1.2A/dm2陽(yáng)極石墨或鎳板陰極移動(dòng)最好有（2）淺色槍”C”鹽鍍層色澤高雅，鍍層無(wú)鎳環(huán)保，明亮華麗，硬度高，耐蝕性和耐磨性?xún)?yōu)異，滾掛通用。槍色C鹽工藝及操作條件焦磷酸鉀150-200g/l200-280g/l槍“C”鹽開(kāi)缸劑50-60

4、 ml/l60-100ml/l槍“C”鹽補(bǔ)加劑15-20 g/l5-10g/l槍“C”鹽光亮劑20-40ml/l25-35 ml/l“C”增黑劑20-50ml/l(可不加)溫度35-5020-40PH8.0-9.5Dk0.2-1.2A/dm2陽(yáng)極石墨或鎳板陰極移動(dòng)最好有連續(xù)過(guò)濾最好有1.2光亮劑的篩選市面上流行的槍色工藝，在使用過(guò)程中，或多或少存在一些問(wèn)題【1】 如鍍液不穩(wěn)定，有色差，無(wú)錫槍色鍍層中含鎳，鍍層不夠黑，即使調(diào)整工藝使鍍層黑度達(dá)到要求，這時(shí)走位又變差等。不論是焦磷酸鉀型的錫鎳槍色還是錫鈷槍色或是錫鈷鎳槍色，其焦磷酸鉀在鍍液中主要起絡(luò)合作用，同時(shí)也是主要的導(dǎo)電鹽，P2O74- 與Sn

5、2+ ,Co2+,Ni2+ 均能絡(luò)合形成Sn（P2O7）2 6- ，Co（P2O7）2 6-，Ni（P2O7）2 6-絡(luò)合離子，但焦磷酸錫絡(luò)合離子沒(méi)有焦磷酸鈷，焦磷酸鎳穩(wěn)定，鍍液中的焦磷酸鉀必須與金屬鹽保持一定量的濃度比范圍內(nèi)，才能將其完全絡(luò)合，這時(shí)維持鍍液穩(wěn)定的關(guān)鍵所在，其濃度比為P2O74- / Co2+ (或Ni2+ )+Sn2+ =34.5:1過(guò)量的焦磷酸鉀易使鍍液產(chǎn)生錫膠，鍍液渾濁，其深鍍能力和均鍍能力下降，使鍍層孔隙率增加；焦磷酸鉀不足，鍍液導(dǎo)電性能差，甚至?xí)啙岵磺濉n2+ +2e Sn E0=-0.136VCo2+ +2e Co E0=-0.227VNi2+ +2e Ni E

6、0=-0.25V雖然幾者的電極電位相差不大，然而在簡(jiǎn)單鹽溶液中，不論是錫鈷，還是錫鎳是不能共沉積的，使用焦磷酸鉀作為絡(luò)合劑，與Sn2+ ,Co2+,Ni2+ 形成的絡(luò)合物Sn（ P2O7）2 6- ，Co（ P2O7）2 6-，Ni（ P2O7）2 6-的不穩(wěn)定常數(shù)分別為10-7.2,10-8,10-14 它們之間的析出電位相差較大，若鍍液中不加入輔助絡(luò)合劑及某些添加劑，所得的鍍層主要是錫，且鍍層表面比較粗糙，因此在焦磷酸鉀鍍槍色時(shí)，必須使用添加劑來(lái)改變陰極極化，改善鍍層晶體結(jié)構(gòu)，使鍍層由疏松灰黑色轉(zhuǎn)化為光亮細(xì)致的槍色鍍層（如Sn -Co , Sn - Ni 或Sn Co-Ni）。在焦磷酸鹽槍

7、色工藝中，有效的輔助絡(luò)合劑及添加劑主要為有機(jī)酸，某些乙胺類(lèi)化合物和氨基羧酸類(lèi)化合物等。這些輔助絡(luò)合劑或者與Sn2+ 形成更為穩(wěn)定的絡(luò)離子，使錫的析出電位變得更負(fù)，或者在Co2+,Ni2+ 的電沉積過(guò)程中起去極化作用，使鈷鎳的析出變得比較容易，從而實(shí)現(xiàn)合金鍍層的良好共沉積。適宜的乙胺類(lèi)化合物有二乙三胺，三乙四胺，五乙六胺等乙胺類(lèi)；二乙三胺五乙酸，三乙四胺六乙酸，羥乙基乙二胺三乙酸等乙胺類(lèi)乙酸的衍生物及其鈉，鉀鹽等，適宜的氨基羧酸化合物有半胱氨酸，谷氨酸，氨基乙酸，胱氨酸，賴(lài)氨酸，苯丙氨酸和組氨酸及其鈉，鉀等堿金屬鹽，鹽酸鹽等。另外可以作為添加劑光亮劑還有各種表面活性劑，如某些陰離子表面活性劑及兩

8、性表面活性劑。大多數(shù)槍色光亮劑均由上述物復(fù)配而成，光亮劑的加入改善了鍍層晶體結(jié)構(gòu)，改變了陰極極化，使各金屬的析出電位更接近，便于合金的均勻其沉積，使鍍層由疏松發(fā)黑轉(zhuǎn)化細(xì)致光亮，在寬廣的電流密度范圍內(nèi)得到組成穩(wěn)定的合金鍍層。例如，槍色光亮劑B和槍色增黑劑，由有機(jī)胺與陰離子表面活性劑氨基酸組成。淺槍色“C”鹽光亮劑由有機(jī)胺和陰離子表面活性劑，兩性表面活性劑及氨基酸構(gòu)成。大量的研究工作和生產(chǎn)實(shí)踐表明，以焦磷酸鉀為主的絡(luò)合劑的槍色工藝中，光亮劑若單獨(dú)采用一組氨基酸組成，在該體系的槍色鍍液中，多數(shù)的含-NH2 的氨基化合物，較易發(fā)生分解2 ,僅用各種氨基酸得到的鍍層顏色較淺,效果不佳,但當(dāng)加入若干有機(jī)胺

9、和表面活性劑后,鍍液的分散能力和深鍍能力更好,光亮電流密度范圍及溫度范圍更寬,色澤均勻,鍍液穩(wěn)定,鍍層內(nèi)應(yīng)力小,色澤別具一格。2日常操作維護(hù)要點(diǎn)焦磷酸鉀作為主絡(luò)合劑和導(dǎo)電鹽保持在200-280g/l范圍內(nèi)比較好，也可以用波美度計(jì)大致控制，鍍液濃度在Be0 18-23 之間為最佳，由于適當(dāng)?shù)挠坞x焦磷酸鉀有利鍍層結(jié)晶細(xì)致，可增加鍍液的分散能力和深鍍能力，故焦磷酸鉀要求含量大于等于97%，外觀潔白，溶于水后呈無(wú)色透明狀。優(yōu)質(zhì)焦磷酸鉀與普通焦磷酸鉀的區(qū)別在于，優(yōu)質(zhì)焦磷酸鉀的絡(luò)合能力指數(shù)（CAI）大于等于3.00ml,普通焦磷酸鉀的絡(luò)合能力指數(shù)（CAI）小于等于1.50ml.優(yōu)質(zhì)焦磷酸鉀鍍液比普通焦磷酸

10、鉀鍍液有更強(qiáng)的絡(luò)合能力，而優(yōu)質(zhì)的絡(luò)合能力是焦磷酸鉀電鍍之關(guān)鍵所在，同時(shí)焦磷酸鉀陰極極化率明顯大之。當(dāng)槽液中的正磷酸鹽會(huì)增加槽電壓，影響鍍液的絡(luò)合能力，降低陰極極化率。2.1 PH值每班生產(chǎn)前首先調(diào)好鍍液的PH值，必須保持鍍液的PH值在8-9.5之間，用PH測(cè)試計(jì)更準(zhǔn)確一些，一般而言，PH值在下限時(shí)，鍍液的色澤比較淺，但光亮度好；PH值上限時(shí)，色澤比較黑，但光亮度略有下降；PH值大于9.5后，光亮度差，有時(shí)鍍層不亮發(fā)花，色不均勻，在生產(chǎn)時(shí)要基本保持PH值恒定。2.2 溫度溫度的影響，一般為35-45，濃度高時(shí)鍍液溫度可略高一點(diǎn)，以利于降低鍍液粘度，使鍍液色澤更均勻，改善鍍液的分散能力和深鍍能力，

11、提高電流密度效率，色澤也相當(dāng)深一些，溫度過(guò)低時(shí)，色澤不均勻，鍍層內(nèi)應(yīng)力及脆性增加，深鍍能力和分散能力下降；溫度過(guò)高，色澤不均勻，焦磷酸鉀易水解。2.3 電流密度不論是掛鍍還是滾鍍，陰極電流密度對(duì)鍍層的色澤影響很大2 ,以光亮鍍鎳或光亮鍍銅為底層時(shí),槍色電鍍時(shí)所用的電流密度一般僅為光亮鍍鎳或光亮鍍銅電流密度的10-20%,電流密度過(guò)大,色澤偏深偏黑，光澤下降; 電流密度過(guò)小時(shí)產(chǎn)生的低區(qū)色澤偏淺。2.4 電鍍時(shí)間掛鍍大都情況下為0.5-1.0min，滾鍍?yōu)?0-30min，電鍍時(shí)間與所使用的電流密度有很大的關(guān)聯(lián)，若電鍍時(shí)間過(guò)短和電流密度過(guò)小，產(chǎn)生的低區(qū)鍍層過(guò)薄，烘干后會(huì)變色等。2.5 陽(yáng)極對(duì)于錫鎳

12、槍或錫鎳鈷槍色建議用電解鎳板的陽(yáng)極，在焦磷酸鉀體系中，單金屬錫和鎳作為陽(yáng)極時(shí)，其陽(yáng)極溶解效率都接近100%，但使用錫鎳單金屬混合陽(yáng)極時(shí)，鎳陽(yáng)極基本不溶解，因而鍍液中放電金屬離子濃度比容易發(fā)生較大的變化3，故在錫鎳槍色或錫鎳鈷槍色工藝中可用適當(dāng)?shù)年?yáng)極來(lái)控制鍍層光澤。特別是要求色澤黑一些時(shí)，也可以用優(yōu)質(zhì)石墨板做陽(yáng)極，錫鈷槍用優(yōu)質(zhì)石墨做陽(yáng)極，也可以用0#錫板做陽(yáng)極（此時(shí)“C”鹽補(bǔ)加劑應(yīng)稍加一些為好）不論何種槍色均不建議使用不銹鋼做陽(yáng)極，因?yàn)橹荒苡?Cr18Ni9Ti或1Cr18Ni9Ti型奧氏體不銹鋼作陽(yáng)極，其他牌號(hào)的不銹鋼或多或少都會(huì)在鍍液中溶解，造成鉻和鐵雜質(zhì)超標(biāo)，另外陽(yáng)極面積要是足夠大，不論是

13、掛鍍還是滾鍍，連續(xù)過(guò)濾可使色澤保持一致是十分必要的。2.6 添加劑的日常補(bǔ)加在槍色鍍層中錫含量一般在60%左右，其余為鎳或鈷或鈷鎳，獲得黑色光的槍色鍍層的關(guān)鍵是合適的發(fā)黑劑或光亮劑。（1） 在錫鎳槍色鍍液中，Sn2+ ：Ni2+ 的比例范圍很寬，大致為1:0.62范圍內(nèi)，由于所使用的光亮劑的不同， Sn2+ ：Ni2+ 各有所不同，且Ni2+ 在較大范圍波動(dòng)時(shí)，在工藝規(guī)定PH值和Dk下，鍍層中鎳含量變化不大，而含量Sn2+ 含量對(duì)鍍層色澤影響較大，且保持相對(duì)穩(wěn)定為好，由于槍色鍍槽大多比光亮酸銅或光亮鎳槽小得多，生產(chǎn)量大時(shí)，很易出現(xiàn)鍍層的小電流密度區(qū)發(fā)花或鍍層發(fā)黃（咖啡色）及色澤淺，這時(shí)就應(yīng)補(bǔ)加

14、A鹽，A鹽消耗量3-6kg/KAH,一次至少加入5g/l,用4倍的焦磷酸鉀充分溶解好后過(guò)濾入槽。槍色光亮劑B劑的消耗量為0.5-1kg/KAH,也可以按A鹽補(bǔ)加量的20%左右補(bǔ)加，當(dāng)要求更深的槍色時(shí)，增加劑的消耗量與B劑的消耗量大致一樣，可按1：1補(bǔ)加。當(dāng)鍍層光亮范圍變小，光澤不夠，小電流密度區(qū)發(fā)花，高區(qū)條紋等，則是B劑不足了，鍍層若帶條紋，大多情況下是槍色穩(wěn)定劑不足，次之是B劑不足，可適當(dāng)補(bǔ)加。（2） 在錫鈷槍色中，槍“C”鹽開(kāi)缸劑的消耗量為0.5-1kg/KAH，一般用1L 開(kāi)缸劑可用800g的焦磷酸鉀充分絡(luò)合好后，在添加到鍍液中，若直接加入影響鍍液和鍍層的穩(wěn)定性。“C”鹽補(bǔ)加劑的消耗量為1-2kg/KAH，每公斤 “C”鹽補(bǔ)加劑可用C補(bǔ)加劑的比例來(lái)調(diào)整鍍層色澤的深淺，開(kāi)缸劑可增黑，補(bǔ)加劑可增白。“C”鹽光亮劑的消耗量為0.5-1kg/KAH，添加劑應(yīng)用水沖后再入槽中，當(dāng)鍍層光澤不足或鍍層高區(qū)發(fā)紅，一般應(yīng)適當(dāng)補(bǔ)加光亮劑，“C”增黑的消耗量大約為0.6L/KAH左右，可視情況適量補(bǔ)加，補(bǔ)加過(guò)量會(huì)影響低區(qū)走位，使低電流密度區(qū)鍍層呈咖啡色。3小結(jié)槍色電鍍已是一種十分成熟穩(wěn)定的工藝，在生產(chǎn)中只要嚴(yán)格地執(zhí)行操作規(guī)程