一種環保型無氰堿性鍍鋅凈化添加劑的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種電鍍行業的無氰堿性鍍鋅，尤其是涉及一種環保型無氰堿性鍍鋅 凈化添加劑。
【背景技術】
[0002] 鋅是世界上使用最為廣泛和普遍的鍍種之一，電鍍鋅及鋅合金占電鍍加工業總量 的50%左右，鍍鋅(合金)層作為防護、裝飾性鍍層，廣泛的應用在汽車、摩托車、日用五金制 品、儀器儀表、家用電器等的零部件上，可以說在我們的周圍鍍鋅產品無所不在。
[0003] 鍍鋅常規鍍種工藝有:氰化鍍鋅工藝、氯化物鍍鋅工藝、硫酸鹽鍍鋅工藝、無氰堿 性鍍鋅工藝。氰化鍍鋅工藝鍍層結晶細致、脆性小、抗蝕性能好，工藝抗雜能力強，均鍍、深 鍍能力強，溶液維護容易，為電鍍企業廣泛采納，但缺點是使用劇毒的氰化物，安全隱患大。 氯化物鍍鋅工藝中以氯化鉀鍍鋅工藝應用最為廣泛，鍍層光亮度好，耐高溫，電流效率高， 是鍍鋅中常用的鍍種，缺點是鍍層脆性大，鈍化層抗變色能力差，對設備腐蝕性強，鍍液處 理周期短。硫酸鹽鍍鋅工藝主要用于快速電鍍如鐵絲、鋼帶等的防腐性鍍鋅。無氰堿性鍍鋅 工藝是近十幾年發展的新工藝，鍍液成分簡單，鍍層細致，不腐蝕設備，適合自動線操作，但 國內工藝普遍存在抗雜質能力差、走位能力弱等缺點。
[0004]氯化物及硫酸鹽鍍鋅等酸性鍍鋅的鍍層為柱狀沉積結構，氰化鍍鋅及堿性無氰鍍 鋅等堿性鍍鋅的鍍層為層狀沉積結構，堿性鍍層防腐能力優于酸性鍍層，所以堿性鍍鋅在 防腐鍍種中占主導地位。這幾年，國家出于安全、環保考慮，加強了對氰化物的控制，氰化鍍 鋅工藝逐步被取締，完善的堿性無氰鍍鋅工藝成了氰化鍍鋅有力的替代工藝。
[0005]氰化鍍鋅工藝采用氰化物為絡合劑。氰離子為強絡合劑，可以有效的絡合除去溶 液中的鉛、銅、鎳、鐵等金屬雜質，同時和鋅絡合使鍍層結晶細致，同時氰化鍍鋅工藝容易操 作及維護，為電鍍企業廣泛使用，在上世紀及本世紀初氰化鍍鋅是鍍鋅的主要鍍種。無氰堿 性鍍鋅溶液主要成分為鋅酸鈉和氫氧化鈉，完全摒棄了氰化物，在各類無機和有機添加劑 存在的情況下，可以鍍出結晶細致、光亮的鍍層。通過十幾年的發展，無氰堿性鍍鋅工藝已 發展的非常成熟，各類添加劑、光亮劑的專利和技術也層出不窮，但總體而言，此類工藝對 抗雜質的能力還是偏弱，反映在鍍液分散和深鍍性能不足，鍍層防腐能力不夠等方面。眾所 周知，硬水中存在鈣、鎂離子，氫氧化鈉、氧化鋅、陽極鋅板等原材料中存在鉛、銅、鎳、鐵等 金屬雜質，生產過程中掛具、工件也不斷往鍍槽中攜帶進大量的無機及有機雜質，這些雜質 對鍍液和鍍層性能有很大的干擾和破壞作用;無氰堿性鍍鋅工藝普遍采用有機胺聚合物做 細化劑、走位劑，金屬雜質往往會導致有機胺的細化及走位性能下降，并在鍍層表面發生電 化學及化學反應干擾鋅的正常沉積。當金屬雜質到達一定量后(一般最高允許量:鉛0.003 ~0 · 015g/l，銅0 · 025~0 · 03g/l，鐵0 · 05~0 ·lg/Ι，鎳0 ·lg/Ι，鉻0 · 003~0 · 05g/l)鍍層將出 現發霧、發花、光亮度差，鍍液深度能力差、電流效率低等狀況，嚴重時甚至無鍍層出現導致 鍍液報廢。為了解決此類難題，工藝開發人員常常通過往鍍液中加入大量的有機絡合劑，如 EDTA、葡萄酸酸鈉、三乙醇胺、檸檬酸鈉、HEDP等來絡合金屬雜質，提高鍍液抗雜能力。也有 采用水玻璃(工業硅酸鈉)的報導，如1982年趙常就、黃樹坤、曾凌三等在《湖南大學學報》發 表的"水玻璃鋅酸鹽鍍鋅研究"和2001年張宏在《電鍍與涂飾》發表的"水玻璃鍍鋅工藝改 進"論文，及專利CN201310319865公開的一種工業硅酸鈉鍍鋅溶液，工業硅酸鈉自身具有一 定的表面活性和自凈化功能，以此作為鋅酸鹽鍍液的輔助絡合劑和表面添加劑，可有效提 高鋅酸鹽鍍鋅溶液的工藝性能。
[0006] 有機絡合劑絡合能力強，會導致廢水中金屬離子的處理難度加大，且處理后的廢 水排出后，可能再次絡合水中的重金屬離子，產生二次污染。工業硅酸鈉即泡化堿，又名水 玻璃，采用石英砂和純堿制成，是硅膠、白炭黑、沸石分子篩、偏硅酸鈉、硅溶膠、層硅及速溶 粉狀泡花堿、硅酸鉀鈉等各種硅酸鹽類產品的原料。它本身含有鐵、鋁等雜質，且用量較大 (CN201310319865用量為3~15g/l)，絡合能力較弱，很難完全有效除去各類金屬離子影響。 無氰堿性鍍鋅工藝采用上述絡合劑，雖然可能改善鍍液性能，但由于這些化合物的絡合能 力遠不及氰離子，和金屬雜質絡合后，改變金屬雜質的析出電位，可能導致金屬雜質和鋅共 沉積，使得鋅鍍層性能發生變化。
【發明內容】
[0007] 為使無氰鍍鋅鍍液及鍍層免除金屬雜質影響，本發明提供了一種新型環保型無氰 堿性鍍鋅凈化添加劑(簡稱凈化劑）。
[0008] -種環保型無氰堿性鍍鋅凈化添加劑，所述凈化添加劑由層狀硅酸鹽與重金屬捕 捉劑組成，其中，所述層狀硅酸鹽為層狀復合偏硅酸鈉(ISS)、層狀復合硅酸鈉(APSM也有稱 LCS)中的一種或二者組合。
[0009] 作為優選，所述重金屬捕捉劑為下列一種或二種以上的任意組合:黃原酸酯類、二 硫代胺基甲酸鹽類衍生物(DTC類）、1，3，5-三嗪-2，4，6-三硫醇三鈉鹽(TMT-Na3)。
[0010] 作為優選，各成分在環保型無氰堿性鍍鋅溶液中的用量分別為:層狀硅酸鹽0.1~ 2.5g/l，重金屬捕捉劑0.0005~3g/l。
[0011] 作為優選，層狀硅酸鹽〇. 5~1.5g/l，重金屬捕捉劑0.001~0.5g/l。
[0012] 作為優選，所述凈化添加劑由下述用量的成分組成:層狀復合偏硅酸鈉lg/Ι、層狀 復合硅酸鈉0.3g/l、水溶性淀粉黃原酸酯0.05g/l。
[0013] 作為優選，所述凈化添加劑由下述用量的成分組成:層狀復合偏硅酸鈉O.lg/Ι、層 狀復合硅酸鈉0.5g/l、1，3，5-三嗪-2，4，6-三硫醇三鈉鹽0.01g/Ι、二硫代胺基甲酸鹽類衍 生物 0.02g/l。
[0014] ISS和APSM是一種新型層狀硅酸鹽結晶體，它一般由無水偏硅酸鈉或水玻璃和片 堿等化合物經特殊工藝加工而成的。ISS結構為β相型層狀，APSM以δ或β相型層狀結構為主， ISS分子結構為Na20 ·nSi〇2或xNa20 ·ySi〇2·zM，APSM為Na20 ·nSi〇2·ΧΗ20或以Na2Si2〇5層 狀結晶二硅酸鈉為主(有別于工業硅酸鈉的NaO·nSi02)<JSS、APSM與工業硅酸鈉相比絡合 方式的不同在于，通過自身的鈉離子和溶液中的鈣、鎂離子以交換的方式實現軟化水質。且 ISS、APSM具有交換過程迅速徹底、交換結合能力強（ISS對鈣離子交換結合容量為 315mgCaC03/g，對鎂離子交換結合容量為400mgCaC03/g;APSM對鈣離子交換結合容量大于等 于330mgCaC03/g，對鎂離子交